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10.1016/j.neuron.2011.05.029
Authors
Patricia Paez-Gonzalez, Khadar Abdi, Dominic Luciano, Yan Liu, Mario Soriano-Navarro, Emma Rawlins, Vann Bennett, Jose Manuel Garcia-Verdugo, Chay T. Kuosend
* Hint: Rollover Authors and Affiliations
Department of Cell Biology, Duke University Medical Center, Durham, NC 27710, USA Brumley Neonatal-Perinatal Research Institute, Department of Pediatrics, Duke University Medical Center, Durham, NC 27710, USA Department of Neurobiology, Duke University Medical Center, Durham, NC 27710, USA Laboratorio de Morfología Celular, Unidad mixta CIPF-UVEG, CIBERNED. Valencia, Spain Howard Hughes Medical Institute, Duke University Medical Center, Durham, NC 27710, USA Preston Robert Tisch Brain Tumor Center, Duke University Medical Center, Durham, NC 27710, USA Duke University Institute for Brain Sciences, Durham, NC 27708, USA Corresponding author Present address: The Gurdon Institute, University of Cambridge, CB2 1QN, UK
* Highlights
* Mature ependymal niche is required for continued SVZ neurogenesis in the adult brain
* Ank3 is specifically expressed in SVZ ependymal niche cells, but not in adult NSCs
* Foxj1 turns on Ank3 in postnatal progenitors to assemble mature SVZ neurogenic niche
* Ependymal niche formation is not required for radial glial transition to adult NSCs
Summary
The rodent subventricular/subependymal zone (SVZ/SEZ) houses neural stem cells (NSCs) that generate olfactory bulb interneurons. It is unclear how the SVZ environment sustains neuronal production into adulthood. We discovered that the adapter molecule Ankyrin-3 (Ank3) is specifically upregulated in ventricular progenitors destined to become ependymal cells, but not in NSCs, and is required for SVZ niche assembly through progenitor lateral adhesion. Furthermore, we found that Ank3 expression is controlled by Foxj1, a transcriptional regulator of multicilia formation, and genetic deletion of this pathway led to complete loss of SVZ niche structure. Interestingly, radial glia continued to transition into postnatal NSCs without this niche. However, inducible deletion of Foxj1-Ank3 from mature SVZ ependyma resulted in dramatic depletion of neurogenesis. Targeting a pathway regulating ependymal organization/assembly and showing its requirement for new neuron production, our results have important implications for environmental control of adult neurogenesis and harvesting NSCs for replacement therapy.
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Actualidad Ultimas noticias - JANOes - Tratan de localizar en el cerebro humano la fuente que propicia la regeneracion neuronal - JANO.es - ELSEVIER: "NEUROLOGÍA
Tratan de localizar en el cerebro humano la 'fuente' que propicia la regeneración neuronal
JANO.es · 14 Julio 2011 13:52
Un grupo de investigadores sugiere la existencia de un sistema de apoyo vital a las células madre que explicaría por qué éstas, por sí solas, no pueden generar neuronas en una placa de Petri.
Investigadores del Duke University Medical Center han encontrado que una 'fuente de la juventud' que sustenta la producción de nuevas neuronas en el cerebro de los roedores también puede estar presente en el cerebro humano. La existencia de un sistema de apoyo vital a las células madre en el cerebro explica por qué estas células, por sí solas, no pueden generar neuronas en una placa de Petri, un gran obstáculo en el uso de estas células madre para reparar daños. El estudio aparece publicado en la edición on-line de la revista Neuron.
'Creemos que estos hallazgos tienen importantes implicaciones para la terapias a seres humanos', comenta el doctor Chay Kuo, profesor asistente de biología celular, pediatría y neurobiología del The Jean and George Brumley Jr. Neonatal Perinatal Research Institute (NPRI), y autor principal del estudio.
Los científicos observaron que las células ependimarias vecinas de tipo epitelial -no las células madre- poseen una estructura especial que mantiene a las células madre neurales 'neurogénicas', capaces de crear nuevas neuronas. Sin embargo, cuando las células madre neurales son preparadas para su crecimiento en cultivo no se incluyen junto a ellas las células ependimarias, y esto puede ser un problema.
'Las células madre neurales en una placa de Petri no continúan creando neuronas como lo harían en el cerebro; en cambio, a menudo producen astrocitos, un tipo de célula que no podría volver a ser implantada en el cerebro', afirma Kuo. 'El crecimiento no controlado de astrocitos puede conducir al desarrollo de tumores cerebrales', añade.
'El hermano feo'
En una serie de experimentos, los investigadores descubrieron que la generación de nuevas neuronas depende de lo que llaman el 'ugly sibling' (el hermano feo) de las células madre, las células ependimarias que están cubiertas por largos cilios, orgánulos parecidos a pelos en movimiento. Kuo decidió estudiar estas células porque los ventrículos laterales del cerebro, donde residen las células madre neurales adultas, es la última área del cerebro en desarrollo que crea células ependimarias.
'Los progenitores comunes de las glías radiales en el sistema nervioso en desarrollo anterior al nacimiento dan lugar tanto a las células ependimarias como a las células madre adultas', expone Kuo. 'Por lo tanto, tiene sentido estudiar estas células junto a las células madre'. 'Hay una 'fuente de la juventud' en el interior del cerebro de un adulto que produce activamente nuevas neuronas; sin embargo, no sabemos cómo se forma o se mantiene esta fuente'.
Kuo y sus colaboradores encontraron que el factor de transcripción Foxj1, una clase de proteína que activa y/o desactiva otros genes, es fundamental para instruir a las células ependimarias para que cambien de forma y se ensamblen en forma circular formando la arquitectura que rodea a las células madre.
Apoyo estructural
Los investigadores determinaron que la proteína estructural Ankyrin 3 es activada por Foxj1 en las células ependimarias para proveer soporte estructural a las delicadas células madre. Las señales generadas por este apoyo estructural son probablemente importantes para instruir a las células madre neurales introducidas a crear neuronas en entornos terapéuticos.
'Entender el control ambiental de la producción neuronal en el cerebro adulto será crucial para el futuro de las estrategias terapéuticas que usen células madre humanas para sustituir neuronas', concluye Kuo.
Neuron (2011); doi: 10.1016/j.neuron.2011.05.029
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