Клітини нервового гребеня та їх потенційне терапевтичне застосування
DOI:
https://doi.org/10.26641/1997-9665.2021.3.39-49Ключові слова:
похідні нервового гребеня, стовбурові клітини нервового гребеня, зрілі стовбурові клітини, мультипотентні стовбурові клітини, регенеративна медицинаАнотація
Нервовий гребінь (НГ) - це популяція клітин, що утворюється на стику ненейральної ектодерми і нервової трубки. Попередники нервового гребеня є мультипотентними, мають здатність до обширної міграції та самовідновлення. Вони можуть диференціюватися в різні типи клітин від черепно-лицьових скелетних тканин до компонентів периферичної нервової системи. Під впливом сигнальних молекул і факторів транскрипції, які експресуються на різних стадіях, відбувається регуляція розвитку НГ. Регуляторна мережу генів визначає процеси індукції, специфікації, міграції та диференціації клітин нервового гребеня (КНГ). Метою статті є порівняння характеристик КНГ, отриманих з тканин ембріона, плода і дорослої людини; експериментальні стратегії для отримання КНГ з ембріональні стовбурових клітин, індукованих плюрипотентних стовбурових клітин, фібробластів шкіри; а також порівняння потенціалу різних типів клітин для терапевтичного застосування у клінічних умовах. Ембріональні стовбурові КНГ в залежності від області, з якої вони мігрують, поділяються на тулубові,, краніальні, серцеві, навкологлоткові та вагусні. Зрілі стовбурові КНГ можуть бути виділені з гангліїв дорсальних корінців, червоного кісткового мозку, волосяного фолікула, шкіри, кишковика, каротидного тіла, серця, рогівки, райдужки, пульпи зуба, твердого піднебіння і слизової оболонки ротової порожнини. Генетичні мутації можуть призвести до порушення регуляції розвитку НГ, що призводить до багатьох вроджених захворювань людини, таких як серцево-судинні дефекти, черепно-лицьові аномалії і кишковий агангліоноз, відомі під загальною назвою нейрокристопатії. Ідентифікація та виділення мультипотентних стовбурових КНГ, отриманих з дорослих тканин, ембріональних стовбурових клітин, індукованих плюрипотентних стовбурових клітин є перспективними напрямками регенеративної медицини.
Посилання
Soto J, Ding X, Wang A, Li S. Neural crest-like stem cells for tissue regeneration. Stem Cells Transl Med. 2021;10(5):681-693. DOI:10.1002/sctm.20-0361.
Zurkirchen L, Sommer L. Quo vadis: tracing the fate of neural crest cells. Curr Opin Neurobiol. 2017;47:16-23. DOI:10.1016/j.conb.2017.07.001.
Liu J, Cheung M. Neural crest stem cells and their potential therapeutic applications. Dev Biol. 2016;419(2):199-216. DOI: 10.1016/j.ydbio.2016.09.006.
Schneider C, Wicht H, Enderich J, Wegner M, Rohrer H. Bone morphogenetic proteins are required in vivo for the generation of sympathetic neurons. Neuron. 1999; 24:861-870.
Hari L, Brault V, Kleber M, Lee HY, Ille F, Leimeroth R, Paratore C, Suter U, Kemler R, Sommer L. Lineage-specific requirements of beta-catenin in neural crest development. J. Cell Biol. 2002;159:867-880.
Rocha M, Singh N, Ahsan K, Beiriger A, Prince VE. Neural crest development: insights from the zebrafish. Dev Dyn. 2020;249(1):88-111. DOI:10.1002/dvdy.122.
York JR, McCauley DW. The origin and evolution of vertebrate neural crest cells. Open Biol. 2020;10(1):190285. DOI:10.1098/rsob.190285.
Hutchins EJ, Kunttas E, Piacentino ML, Howard AGA 4th, Bronner ME, Uribe RA. Migration and diversification of the vagal neural crest. Dev Biol. 2018;444(1):98-109. DOi:10.1016/j.ydbio.2018.07.004.
Le Douarin NM, Renaud D, Teillet MA, Le Douarin GH. Cholinergic differentiation of presumptive adrenergic neuroblasts in interspecific chimeras after heterotopic transplantations. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1975;72:728-732.
Bronner-Fraser M, Fraser S. Developmental potential of avian trunk neural crest cells in situ. Neuron. 1989; 3:755-766.
Bronner-Fraser M, Sieber-Blum M, Cohen AM. Clonal analysis of the avian neural crest: migration and maturation of mixed neural crest clones injected into host chicken embryos. J. Comp. Neurol. 1980;193:423-434.
Fraser SE, Bronner-Fraser M. Migrating neural crest cells in the trunk of the avian embryo are multipotent. Development. 1991;112:913-920.
Wiszniak S, Schwarz Q. Notch signalling defines dorsal root ganglia neuroglial fate choice during early neural crest cell migration. BMC Neurosci. 2019;20(1):21. DOI:10.1186/s12868-019-0501-0.
Lee G, Kim H, Elkabetz Y, Al Shamy G, Panagiotakos G, Barberi T, Tabar V, Studer L. Isolation and directed differentiation of neural crest stem cells derived from human embryonic stem cells. Nat. Biotechnol. 2007;25:1468-1475.
Shi H, Gong Y, Qiang L, Li X, Zhang S, Gao J, Li K, Ji X, Tian L, Gu X, Ding F. Derivation of Schwann cell precursors from neural crest cells resident in bone marrow for cell therapy to improve peripheral nerve regeneration. Biomaterials. 2016;89:25-37.
Nagoshi N, Shibata S, Kubota, Nakamura M, Nagai Y, Satoh E, Morikawa S, Okada Y, Mabuchi Y, Katoh H, Okada S, Fukuda K, Suda T, Matsuzaki Y, Toyama Y, Okano H. Ontogeny and multipotency of neural crest-derived stem cells in mouse bone marrow, dorsal root ganglia, and whisker pad. Cell Stem Cell. 2008;2:392-403.
Toma JG, Akhavan M, Fernandes KJ, Barnabe-Heider F, Sadikot A, Kaplan DR, Miller FD. Isolation of multipotent adult stem cells from the dermis of mammalian skin. Nat. Cell Biol. 2001;3:778-784.
Wong CE, Paratore C, Dours-Zimmermann MT, Rochat A, Pietri T, Suter U, Zimmermann DR, Dufour S, Thiery JP, Meijer D, Beermann F, Barrandon Y, Sommer L. Neural crest-derived cells with stem cell features can be traced back to multiple lineages in the adult skin. J. Cell Biol. 2006;175:1005-1015.
Kruger GM, Mosher JT, Bixby S, Joseph N, Iwashita T, Morrison SJ. Neural crest stem cells persist in the adult gut but undergo changes in self-renewal, neuronal subtype potential, and factor responsiveness. Neuron. 2002;35:657-669.
Pardal R, Ortega-Saenz P, Duran R, Lopez-Barneo J. Glia-like stem cells sustain physiologic neurogenesis in the adult mammalian carotid body. Cell. 2007;131:364-377.
Tomita Y, Matsumura K, Wakamatsu Y, Matsuzaki Y, Shibuya I, Kawaguchi H, Ieda M, Kanakubo S, Shimazaki T, Ogawa S, Osumi N, Okano H, Fukuda K. Cardiac neural crest cells contribute to the dormant multipotent stem cell in the mammalian heart. J. Cell Biol. 2005;170:1135-1146.
Brandl C, Florian C, Driemel O, Weber BH, Morsczeck C. Identification of neural crest-derived stem cell-like cells from the corneal limbus of juvenile mice. Exp. Eye Res. 2009;89:209-217.
Kikuchi M, Hayashi R, Kanakubo S, Ogasawara A, Yamato M, Osumi N, Nishida K. Neural crest-derived multipotent cells in the adult mouse iris stroma. Genes Cells. 2011;16:273-281.
Janebodin K, Horst OV, Ieronimakis N, Balasundaram G, Reesukumal K, Pratumvinit B, Reyes M. Isolation and characterization of neural crest-derived stem cells from dental pulp of neonatal mice. PloS one. 2011;6(11):6:e27526. DOI:10.1371/journal.pone.0027526.
Widera D, Zander C, Heidbreder M, Kasperek Y, Noll T, Seitz O, Saldamli B, Sudhoff H, Sader R, Kaltschmidt C, Kaltschmidt B. Adult palatum as a novel source of neural crest-related stem cells. Stem Cells Dev. 2009;27:1899-1910.
Davies LC, Locke M, Webb RD, Roberts JT, Langley M, Thomas DW, Archer CW, Stephens P. A multipotent neural crest-derived progenitor cell population is resident within the oral mucosa lamina propria. Stem Cells Dev. 2010;19:819-830.
Munoz-Manchado AB, Villadiego J, Suarez-Luna N, Bermejo-Navas A, Garrido-Gil P, Labandeira-Garcia JL, Echevarria M, Lopez-Barneo J, Toledo-Aral JJ. Neuroprotective and reparative effects of carotid body grafts in a chronic MPTP model of Parkinson's disease. Neurobiol. Aging. 2013;34:902-915.
El-Helou V, Beguin PC, Assimakopoulos J, Clement R, Gosselin H, Brugada R, Aumont A, Biernaskie J, Villeneuve L, Leung TK, Fernandes KJ, Calderone A. The rat heart contains a neural stem cell population; role in sympathetic sprouting and angiogenesis. J. Mol. Cell Cardiol. 2008;45:694-702.
El-Helou V, Chabot A, Gosselin H, Villeneuve L, Clavet-Lanthier ME, Tanguay JF, Enikolopov G, Fernandes KJ, Jasmin JF, A. Calderone Cardiac resident nestin(+) cells participate in reparative vascularization. J Cell Physiol. 2013;228:1844-1853.
Joseph NM, He S, Quintana E, Kim YG, Nunez G, Morrison SJ. Enteric glia are multipotent in culture but primarily form glia in the adult rodent gut. J. Clin. Investig. 2011;121:3398-3411.
Kruger GM, Mosher JT, Bixby S, Joseph N, Iwashita T, Morrison SJ. Neural crest stem cells persist in the adult gut but undergo changes in self-renewal, neuronal subtype potential, and factor responsiveness. Neuron. 2002;35:657-669.
White PM, Anderson DJ. In vivo transplantation of mammalian neural crest cells into chick hosts reveals a new autonomic sublineage restriction. Development. 1999;126:4351-4363.
Dettmann HM, Zhang Y, Wronna N, Kraushaar U, Guenther E, Mohr R, Neckel PH, Mack A, Fuchs J, Just L, Obermayr F. Isolation, expansion and transplantation of postnatal murine progenitor cells of the enteric nervous system. PLoS One. 2014;9:e97792.
Fernandes KJ, McKenzie IA, Mill P, Smith KM, Akhavan M, Barnabe-Heider F, Biernaskie J, Junek A, Kobayashi NR, Toma JG, Kaplan DR, Labosky PA, Rafuse V, Hui CC, Miller FD. A dermal niche for multipotent adult skin-derived precursor cells. Nat. Cell Biol. 2004;6:1082-1093.
Sieber-Blum M, Grim M, Hu YF, Szeder V. Pluripotent neural crest stem cells in the adult hair follicle. Dev. Dyn. 2004;231:258-269.
Nagoshi N, Shibata S, Kubota Y, Nakamura M, Nagai Y, Satoh E, Morikawa S, Okada Y, Mabuchi Y, Katoh H, Okada S, Fukuda K, T. Suda K, Matsuzaki Y, Toyama Y, Okano H. Ontogeny and multipotency of neural crest-derived stem cells in mouse bone marrow, dorsal root ganglia, and whisker pad. Cell Stem Cell. 2008;2:392-403.
Sieber-Blum M, Schnell L, Grim M, Hu YF, Schneider R, Schwab ME. Characterization of epidermal neural crest stem cell (EPI-NCSC) grafts in the lesioned spinal cord. Mol. Cell Neurosci. 2006;32:67-81.
Biernaskie J, Sparling JS, Liu J, Shannon CP, Plemel JR, Xie Y, Miller FD, Tetzlaff W. Skin-derived precursors generate myelinating Schwann cells that promote remyelination and functional recovery after contusion spinal cord injury. J. Neurosci. 2007;27:9545-9559.
Clewes O, Narytnyk A, Gillinder KR, Loughney AD, Murdoch AP, Sieber-Blum M. Human epidermal neural crest stem cells (hEPI-NCSC)-characterization and directed differentiation into osteocytes and elanocytes. Stem Cell Rev. 2011;7:799-814. DOI:10.1007/s12015-011-9255-5.
Narytnyk A, Verdon B, Loughney A, Sweeney M, Clewes O, Taggart MJ, Sieber-Blum M. Differentiation of human epidermal neural crest stem cells (hEPI-NCSC) into virtually homogenous populations of dopaminergic neurons. Stem Cell Rev. 2014;10:316-326.
Sakaue M, Sieber-Blum M. Human epidermal neural crest stem cells as a source of Schwann cells. Development. 2015;142:3188-3197.
Hassell JR, Birk DE. The molecular basis of corneal transparency. Exp. Eye Res. 2010;91:326-335.
Fini. Keratocyte and fibroblast phenotypes in the repairing cornea ME. Prog. Retin Eye Res. 1999;18:529-551.
Lwigale PY, Cressy PA, Bronner-Fraser M. Corneal keratocytes retain neural crest progenitor cell properties. Dev. Biol. 2005;288:284-293.
Du Y, Funderburgh ML, Mann MM, SundarRaj N, Funderburgh JL. Multipotent stem cells in human corneal stroma. Stem Cells. 2005;23:1266-1275.
Kikuchi M, Hayashi R, Kanakubo S, Ogasawara A, Yamato M, Osumi N, Nishida K. Neural crest-derived multipotent cells in the adult mouse iris stroma. Genes Cells. 2011;16:273-281.
Huang GT, Shagramanova K, Chan SW. Formation of odontoblast-like cells from cultured human dental pulp cells on dentin in vitro. J. Endod. 2006;32:1066-1073.
Gronthos S, Brahim J, Li W, Fisher LW, Cherman N, Boyde AP, Den Besten A, Robey PG, Shi S. Stem cell properties of human dental pulp stem cells. J. Dent. Res. 2002;81:531-535.
Gervois P, Struys T, Hilkens P, Bronckaers A, Ratajczak J, Politis C, Brone B, Lambrichts I, Martens W. Neurogenic maturation of human dental pulp stem cells following neurosphere generation induces morphological and electrophysiological characteristics of functional neurons. Stem Cells Dev. 2015;24:296-311.
Govindasamy V, Ronald VS, Abdullah AN, Nathan KR, Ab Aziz ZA, Abdullah M, Musa S, Kasim NH, Bhonde RR. Differentiation of dental pulp stem cells into islet-like aggregates. J. Dent. Res. 2011;90:646-652.
Seo BM, Miura M, Gronthos S, Bartold PM, Batouli S, Brahim J, Young M, Robey PG, Wang CY, Shi S. Investigation of multipotent postnatal stem cells from human periodontal ligament. Lancet. 2004;364:149-155.
Huang CY, Pelaez D, Dominguez-Bendala J, Garcia-Godoy F, Cheung HS. Plasticity of stem cells derived from adult periodontal ligament. Regen. Med. 2009;4:809-821.
Huang L, Liang J, Geng Y, Tsang WM, Yao X, Jhanji V, Zhang M, Cheung HS, Pang CP, Yam GH. Directing adult human periodontal ligament-derived stem cells to retinal fate. Investig. Ophthalmol. Vis. Sci. 2013;54:3965-3974.
Abe S, Yamaguchi S, Sato Y, Harada K. Sphere-derived multipotent progenitor cells obtained from human oral mucosa are enriched in neural crest cells. Stem Cells Transl. Med. 2016;5:117-128.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0), яка дозволяє іншим особам вільно поширювати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому журналі.
Автори, направляючи рукопис до редакції журналу «Morphologia», погоджуються з тим, що редакції передаються права на захист і використання рукопису (переданого до редакції матеріалу, в тому числі таких об'єктів, що охороняються авторським правом, як фотографії автора, малюнки, схеми, таблиці і т.п.), в тому числі на відтворення в пресі і в мережі Інтернет; на поширення; на переклад рукопису на будь-які мови; експорту та імпорту примірників журналу зі статтею Авторів з метою поширення, доведення до загального відома. Зазначені вище права Автори передають Редакції без обмеження терміну їх дії і на території всіх країн світу без обмеження.
Автори гарантують, що вони мають виняткові права на використання матеріалів, переданих до редакції. Редактори не несуть відповідальності перед третіми особами за порушення гарантії, надані авторами. Розглянуті права передаються до редакції з моменту підписання поточної публікації для публікації. Відтворення матеріалів, опублікованих в журналі іншими особами та юридичними особами, можливе лише за згодою редакції, з обов'язковим зазначенням повної бібліографічного посилання первинної публікації. Автори залишають за собою право використовувати опублікований матеріал, його фрагменти і частини для навчальних матеріалів, усні презентації, підготовку дисертації дисертації з обов'язковою бібліографічною посиланням на оригінальну роботу. Електронна копія опублікованій статті, що завантажується з офіційного веб-сайту журналу в форматі .pdf, може бути розміщена авторами на офіційному веб-сайті їх установ, будь-яких інших офіційних ресурсах з відкритим доступом.
