Schlüsselprotein für die Langlebigkeit von Gehirnstammzellen identifiziert

Zusammenfassung: INSR, ein für die Insulinaktivität essentielles Protein, spielt eine entscheidende Rolle bei der Langlebigkeit von Stammzellen. Darüber hinaus hemmt die Inaktivierung von INSR in Glioblastom-Hirnkrebs-Stammzellen das Wachstum primitiver tumorbildender Zellen.

Quelle: Rütger

Ein Rezeptor, der zuerst als notwendig für die Insulinwirkung identifiziert wurde und der sich auch auf den neuralen Stammzellen tief im Gehirn von Mäusen befindet, ist laut einer Rutgers-Studie ausschlaggebend für die Langlebigkeit der Gehirnstammzellen, eine Erkenntnis, die wichtige Auswirkungen auf hat Gehirngesundheit und zukünftige Therapien für Gehirnerkrankungen.

Die Studie, erschienen in der Zeitschrift Stammzellberichteweist auf ein spezifisches Protein hin, das als Insulinrezeptor (INSR) bekannt ist und auf den neuralen Stammzellen, die sich in der subventrikulären Zone des Gehirns befinden, reichlich vorhanden ist.

Während der Entwicklung entsteht aus neuralen Stammzellen das gesamte Nervensystem, und sie bestehen bis ins Erwachsenenalter. Im Laufe des Lebens produzieren diese neuralen Stammzellen neue Neuronen und nicht-neuronale Zellen, die die Infrastruktur und Funktion des Gehirns aufrechterhalten.

Unabhängig davon machten die Wissenschaftler bei der Untersuchung von Hirntumoren eine weitere Entdeckung: INSR spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung und Aufrechterhaltung einer Population von spezialisierten Hirnkrebszellen, die als Glioblastom (GBM)-Stammzellen bekannt sind. Als sie das INSR in den GBM-Stammzellen inaktivierten, hemmten sie das Wachstum dieser primitiven tumorbildenden Zellen.

„Es ist wichtig, die molekularen Mechanismen zu verstehen, die für das Wachstum und die Versorgung der Stammzellen des Gehirns in normalen und abnormalen Wachstumszuständen entscheidend sind“, sagte Studienautor Steven Levison, Professor für Neurowissenschaften und Direktor der Abteilung für Pharmakologie, Physiologie und Neurowissenschaften des Labors für Regenerative Neurobiologie an der Rutgers New Jersey Medical School.

„Das Verständnis der Signale, die diese primitiven Zellen regulieren, könnte eines Tages zu neuen Therapeutika für Hirnerkrankungen führen.“

Viele neurodegenerative Erkrankungen wie Multiple Sklerose, Parkinson und Alzheimer seien mit der Zerstörung von Gehirnzellen verbunden, sagte Co-Autorin Teresa Wood, eine angesehene Professorin und Rena Warshow-Stiftungsprofessur für Multiple Sklerose in der Abteilung für Pharmakologie, Physiologie und Neurowissenschaften an der Rutgers New Jersey Medical School.

„Wenn wir die Funktion von Hirnstammzellen beeinflussen könnten, könnten wir dieses Wissen nutzen, um kranke oder tote Gehirnzellen durch lebende zu ersetzen, was die Behandlung von neurologischen Erkrankungen und Hirnverletzungen voranbringen würde“, sagt Wood, der auch am lehrt und forscht das Krebsinstitut von New Jersey.

Zellrezeptoren wie INSR sind Proteinmoleküle, die sich auf der Oberfläche von Zellen befinden. Natürliche oder vom Menschen hergestellte Substanzen, die das „Schloss“ eines Rezeptors öffnen, können eine Zelle dazu anregen, sich zu teilen, zu differenzieren oder zu sterben.

Durch die Identifizierung, welche Rezeptoren diese Funktionen bei bestimmten Zelltypen ausführen, und durch das Verständnis ihrer Strukturen und Funktionen können Wissenschaftler Substanzen entwickeln, die als Schlüssel zu Rezeptoren fungieren, um sie „an“ oder „aus“ zu schalten.

Frühere Studien dieses Forschungsteams hatten gezeigt, dass ein bestimmter „Schlüssel“, das als insulinähnlicher Wachstumsfaktor II (IGF-II) bekannte Signalprotein, notwendig ist, um die neuralen Stammzellen an den beiden Stellen des erwachsenen Gehirns zu erhalten die diese primitiven Zellen beherbergen.

Dies zeigt eine Zeichnung eines Gehirns mit einer Hand darunter
Die adulte Neurogenese – die Idee, dass im erwachsenen Gehirn neue Zellen produziert werden – ist seit Ende der 1990er Jahre ein aufkeimendes Gebiet der wissenschaftlichen Forschung, als Forscher bestätigten, was bisher nur eine Theorie in Laborstudien an Menschen-, Primaten- und Vogelgehirnen war. Das Bild ist gemeinfrei

Im aktuellen Experiment versuchten die Wissenschaftler, den Rezeptor zu identifizieren. Dazu verwendeten sie genetische Werkzeuge, die es ihnen ermöglichten, sowohl das INSR zu löschen als auch ein fluoreszierendes Protein einzuführen, damit sie die neuralen Stammzellen und die von ihnen erzeugten Zellen verfolgen konnten.

Sie fanden heraus, dass die Zahl der neuralen Stammzellen in der subventrikulären Zone im Gehirn von Mäusen ohne INSR zusammenbrach.

Die adulte Neurogenese – die Idee, dass im erwachsenen Gehirn neue Zellen produziert werden – ist seit Ende der 1990er Jahre ein aufkeimendes Gebiet der wissenschaftlichen Forschung, als Forscher bestätigten, was bisher nur eine Theorie in Laborstudien an Menschen-, Primaten- und Vogelgehirnen war. Neurale Stammzellen im Erwachsenen sind Stammzellen, die sich selbst erneuern und neue Neuronen und die Stützzellen des Gehirns, Oligodendrozyten und Astrozyten, produzieren können.

„Angesichts des weit verbreiteten Interesses an Stammzellen sowie des Interesses daran, ob Veränderungen an adulten Stammzellen zu Krebs beitragen könnten, sollten unsere Forschungsergebnisse von Interesse sein“, sagte Levison.

Über diese Neuigkeiten aus der Genetikforschung

Autor: Pressebüro
Quelle: Rütger
Kontakt: Pressestelle – Rutgers
Bild: Das Bild ist gemeinfrei

Originalforschung: Uneingeschränkter Zugang.
Neurale Stammzellen der subventrikulären Zone der erwachsenen Maus benötigen einen Insulinrezeptor zur Selbsterneuerung“ von Shravanthi Chidambaram et al. Stammzellberichte


Abstrakt

Siehe auch

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Neurale Stammzellen der subventrikulären Zone der erwachsenen Maus benötigen einen Insulinrezeptor zur Selbsterneuerung

Höhepunkte

  • Der Insulinrezeptor (INSR) ist essentiell für die Selbsterneuerung der neuralen Stammzellen von adulten SVZ
  • Die INSR-Deletion verursacht Hyposmie mit erhöhter Neurogenese des Riechkolbens
  • Hippocampus-Stammzellen (und damit verbundene Verhaltensweisen) erfordern kein INSR
  • Glioblastome überexprimieren Komponenten des INSR-Signalwegs, die für das Wachstum der Tumorsphäre erforderlich sind

Zusammenfassung

Der Insulinrezeptor (INSR) ist ein evolutionär konserviertes Signalprotein, das die Entwicklung und den Zellstoffwechsel reguliert. INSR-Signalisierung fördert die Neurogenese in Drosophila; Eine spezifische Rolle des INSR bei der Aufrechterhaltung adulter neuraler Stammzellen (NSCs) in Säugetieren wurde jedoch nicht untersucht.

Wir zeigen, dass das bedingte Löschen von Einfügung -Gen in erwachsenen Maus-NSCs reduziert die NSCs der subventrikulären Zone um ~70 %, begleitet von einer entsprechenden Zunahme der Vorläuferzellen.

Einfügung Die Deletion erzeugte auch Hyposmie, die durch eine aberrante Neurogenese des Riechkolbens verursacht wurde. Interessanterweise blieben die Hippocampus-Neurogenese und das vom Hippocampus abhängige Verhalten unbeeinflusst.

Hochaggressive proneurale und mesenchymale Glioblastome wiesen eine hohe Genexpression des INSR/Insulin-ähnlichen Wachstumsfaktor (IGF)-Signalwegs auf, und isolierte Gliom-Stammzellen wiesen ein ungewöhnlich hohes Verhältnis von INSR:IGF-Typ-1-Rezeptor auf.

Darüber hinaus, INSR Knockdown hemmte das Wachstum der GBM-Tumorsphäre. Insgesamt zeigen diese Daten, dass INSR für eine Untergruppe normaler NSCs sowie für die Selbsterneuerung von Hirntumor-Stammzellen essentiell ist.

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