El uso de cultivos de neuroesferas primarias estudian primaria cilios

El cilio primario es un compartimento subcelular dinámica basada en microtúbulos que funciona como una antena sensorial en la coordinación de vías de señalización celulares, incluyendo la vía de Sonic Hedgehog (Shh) durante el desarrollo neuronal embrionario ^{1, 2,} y la señalización subcelular compartimentada en la función neuronal adulto ^{3, 4} . Señalización de componentes de estas vías, tales como el receptor de Shh Patched ^5; el activador vía de Smoothened (Smo) ^6; y Gpr161 ^7, un receptor acoplado a proteína G huérfano (GPCR) que regula negativamente la vía de Shh, localizar a los cilios de una manera dinámica. Múltiples GPCRs se han reportado para localizar a los cilios en las neuronas en el cerebro ^{7, 8, 9, 10} </^{sup>, 11, 12, 13, 14, 15, 16.} Los defectos en los cilios y vías de señalización generada cilios-afectan a múltiples tejidos y se conocen colectivamente como ciliopatías ^{17, 18, 19.} El espectro de la enfermedad ciliopathy incluye con frecuencia defectos del neurodesarrollo, tales como anomalías craneofaciales ^{20, 21, 22.} Además, los cilios primarios en las neuronas hipotalámicas regular las vías centrales de saciedad, y los defectos resultan en obesidad central ^23, lo que refleja la obesidad en ciliopatías sindrómicas como el síndrome de Bardet Biedel ^24. Además, el neuropéptido señalización en cilios receptor regula central saciedad vías de ^{11, 14.} Localización ciliar de adenilil ciclasa III (ACIII) y GPCRs, tales como receptores de somatostatina 3 en las neuronas del hipocampo como resultado nuevas defectos reconocimiento de objetos y los déficits de memoria ^{25, 26} y es paralelo a una falta de integridad ciliar ^27. Los aspectos de desarrollo de la señalización generada cilios-están estrechamente ligados a la homeostasis del tejido; en particular, los cilios son importantes para la progresión de los meduloblastomas Shh subtipo que surgen a partir de progenitores granulares en el cerebelo ^{28, 29.} Por lo tanto, los cilios primarios juegan un papel importante durante embrionario, postnatal y adulto el desarrollo neuronal y función.

Las células madre neurales (NSC) residen en la zona subventricular (SVZ) del ventrículo lateral, la zona subgranular del giro dentado del hipocampo, y lazona ventricular del tercer ventrículo en el hipotálamo en mamíferos ^{30, 31, 32.} NSC son multipotentes, poseen la capacidad de auto-renovación, y son importantes para el desarrollo del cerebro y la medicina regenerativa ^30. La mayoría de NSC en la SVZ son quiescentes y poseen un cilio primario solitario que, en muchos casos, se extiende hacia fuera al ventrículo lateral ^33. Las señales cilio primario a través de la localización de diversos receptores, la inducción de respuestas celulares aguas abajo, particularmente en relación con Shh, TGF, y las vías de tirosina quinasa del receptor ^{2, 34, 35, 36.} Desde cilios primarios se extienden en el ventrículo lateral, se plantea la hipótesis de que los cilios primarios detectar citoquinas en el líquido cefalorraquídeo (CSF) para activar NSCs ³⁷ </sarriba>. Estudios recientes sugieren que la vía de señalización de Shh y cilios primarios son críticos para la activación de las células madre en la reparación y la regeneración de múltiples tejidos, incluyendo el epitelio olfativo, pulmón, y riñón ^{38, 39, 40, 41.} Sin embargo, los mecanismos por los que CSF se comunica con NSCs y si los cilios primarios están implicados no son conocidos. NSCs adherentes en cultivo se ciliadas; localizar componentes de la vía de Shh, tales como Smo y Gpr161 en cilios; y son Shh sensible ^42. Por lo tanto, NSCs pueden servir como un importante sistema modelo para estudiar la vía de Shh, el tráfico ciliar y vías de diferenciación neuronales. Además, las neuronas diferenciadas de NSCs también se pueden utilizar para ensayos de tráfico ciliar.

Neurospheres están constituidos por agrupaciones de células que flotan libremente que surgen de la proliferación de neuracélulas madre / progenitoras l que crecen en presencia de factores de crecimiento específicos y superficies no adhesivas ^{43, 44.} Neurospheres sirven como importante en los modelos de cultivo in vitro para estudiar las células madre / progenitoras neurales en el desarrollo normal y la enfermedad de ^{31, 45, 46, 47.} A continuación, describimos un ensayo basado en neurosphere para cultivar células neurales madre / progenitoras y para la diferenciación en neuronas / glia. En particular hincapié en el tráfico de señalización componentes a cilios de tallo neural / células progenitoras y las neuronas diferenciadas (Figura 1). A diferencia de cultivo de neuronas primarias, neuroesferas primarias son relativamente fáciles de cultura, son susceptibles de múltiples pases y ciclos hielo-deshielo, y pueden someterse a la diferenciación en neuronas / glia. Es importante destacar que, determinamos que neural neurosphere derivadoscélulas madre / progenitoras y neuronas diferenciadas se ciliadas en la cultura y localizar moléculas relevantes para la función ciliar en estos compartimentos de señalización. métodos de cultivo basados ​​en Neurosphere pueden servir como un sistema de modelo ideal para el estudio ciliogenesis y ciliar trata de NSCs y neuronas diferenciadas.