in vitroでのパラクリン非標準Wntシグナル伝達のモデリング

非標準的なWntシグナル伝達は、細胞フィラメントの構成と方向性の移動を調節する進化的に保存された経路です。この経路は、胚組織形態形成^1,2,3、リンパおよび血管血管新生4,5,6,7、および癌の成長および転移^8,9,10を含む複数の生物学的プロセスに関与しています。.細胞レベルでは、非標準的なWntシグナル伝達は、シグナル伝達細胞とシグナル受信細胞の間の協調的なパラクリン相互作用を介して行われます。これらの相互作用は、異なる系統またはタイプの細胞間で頻繁に起こり、最大19個のリガンドおよび複数の受容体、共受容体、および下流のシグナル伝達エフェクターを含む多様な分子ネットワークを含む¹¹。このシグナル伝達プロセスをさらに複雑にしているのは、リガンドと受容体の組み合わせが状況依存的および組織依存的に変化する可能性があることが以前の研究で示されている^12,13、およびシグナル受信細胞で非標準的なWntシグナル伝達を駆動する同じソースリガンドが複数のシグナル送信細胞タイプによって生成される可能性があることが示されています^14,15。.非標準的なWntシグナル伝達に関連する細胞および分子の複雑さを考えると、in vivoで個々の臨床的に関連するメカニズムを研究する能力は限られています。

インビトロでの細胞培養技術を用いて非標準的なWntシグナル伝達を研究する試みがなされている。例えば、細胞単層で実施される創傷治癒アッセイは、細胞指向性移動を機能的に評価するために使用されてきた⁴、^16、17、^18、19。免疫染色技術は、細胞形態7,10、構造、および非対称分極における非標準的なWnt誘発変化を評価するために、表面タンパク質発現の空間解析を実行するために使用されています^7,10,および非対称分極^18,19,20。 これらのアプローチは、シグナル受信細胞におけるWnt関連の表現型を特徴付けるための重要なツールを提供してきましたが、これらのプロトコルにシグナル送信コンポーネントがないため、in vivoで観察されるパラクリンシグナル伝達メカニズムを正確にモデル化する能力が制限されています。その結果、非標準的なWnt経路のシグナル送信細胞と受信細胞、特に異なる細胞タイプの細胞間のパラクリンシグナル伝達相互作用の堅牢で再現性のある評価を可能にするin vitroシステムを開発することが依然として重要です。

この目的のために、この研究の主な目的は、in vitroでパラクリン非標準的なWntシグナル伝達相互作用をモデル化するためのプロトコルを確立することでした。私たちは、これらの相互作用のシグナル送信およびシグナル受信成分を再現し、標準的な分子、遺伝、または薬理学的アプローチを使用して、非標準的なWnt経路における特定のリガンド受容体メカニズムを独立して研究できる非接触共培養システムを開発しました。NCCを介したWntシグナル伝達のメカニズムを、確立されたマウス細胞株を用いて筋芽細胞で調べました。原理の証明として、このモデルは、^NCCs21とSHF心筋芽細胞前駆細胞との間の関連する非標準的なWntシグナル伝達経路としてWnt5a-ROR2軸を関与させるマウスにおける以前のin vivo研究の所見を裏付けるために使用された3,22,23。