Kentaro Hosokawa1, Fumio Arai1, Toshio Suda1
1Department of Cell Differentiation, The Sakaguchi Laboratory of Developmental Biology, School of Medicine, Keio University, Tokyo, Japan
Tóm tắt
Tóm tắt
Các tế bào gốc huyết học (HSCs) chịu trách nhiệm sản xuất tế bào máu suốt đời sống của cá nhân. Sự tương tác của HSCs với các môi trường vi mô đặc trưng của chúng, được gọi là ngách tế bào gốc, là điều cực kỳ quan trọng để duy trì các thuộc tính của tế bào gốc, bao gồm khả năng tự làm mới và khả năng phân hóa thành một hoặc nhiều dòng tế bào. Các tế bào trong ngách sản xuất các phân tử tín hiệu, ma trận ngoại bào và các phân tử gắn kết tế bào, và điều chỉnh số phận của tế bào gốc. Gần đây, đã được làm rõ rằng các HSCs phục hồi tủy xương lâu dài (LTR) thường tồn tại trên bề mặt xương ống tủy, và rằng các nguyên bào xương hình thoi dương tính với N-cadherin là một thành phần chính của ngách. Chúng tôi phát hiện rằng nhóm tế bào phụ (SP) trong phân đoạn c-Kit +Sca-1 +Lin −(KSL), mà là tế bào gốc huyết học đang ở trạng thái nghỉ ngơi trong ngách nguyên bào xương, thể hiện N-cadherin. Sự biểu hiện N-cadherin ở cả HSCs đang nghỉ ngơi và OBs được cho là cần thiết cho sự hình thành giao lộ giữa HSCs và OBs trong ngách. Tuy nhiên, vai trò của N-cadherin trong quá trình huyết sinh vẫn chưa được làm rõ.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi tập trung vào chức năng của N-cadherin trong việc duy trì các thuộc tính cụ thể của tế bào gốc, chẳng hạn như gắn kết tế bào, trạng thái nghỉ ngơi, và hoạt động LTR. Để làm rõ chức năng của N-cadherin trong quá trình huyết sinh, chúng tôi chuẩn bị các retrovirus biểu hiện N-cadherin kiểu hoang dã, chuyển nạp các retrovirus vào dòng tế bào mô đệm OP9 và các tế bào KSL, và thực hiện đồng nuôi cấy. Sau khi đồng nuôi cấy các tế bào KSL với các tế bào OP9, các tế bào khởi nguồn cho nuôi cấy lâu dài (LTC-ICs) được duy trì trên các tế bào OP9 quá biểu hiện WT-N-cadherin (OP9/WT-NCAD). Ngoài ra, việc quá biểu hiện WT-N-cadherin ở cả các tế bào KSL và các tế bào mô đệm đã tăng cường việc hình thành các cấu trúc giống viên gạch. Các tế bào KSL quá biểu hiện N-cadherin cho thấy sự phân chia chậm từ tế bào đơn lẻ, khi chúng được nuôi cấy trên các đĩa OP9/WT-N-cadherin hoặc đĩa có phủ protein N-cadherin-Fc, cho thấy rằng sự gắn kết tế bào giữa các HSCs và các tế bào mô đệm do N-cadherin trung gian làm tăng trạng thái nghỉ ngơi của HSCs và giữ cho HSCs ở trạng thái chưa trưởng thành trong môi trường in vitro. Để làm rõ vai trò của N-cadherin trong khả năng tái tạo của HSC trong tủy xương, chúng tôi đã chuyển nạp retrovirus điều khiển-IRES-GFP, WT-N-cadherin-IRES-GFP và N-cadherin/390Δ-IRES-GFP vào các tế bào đơn nhân tủy xương Ly5.1 và cấy ghép vào chuột Ly5.2 bị bức xạ chết người. N-cadherin/390Δ, là một loại đột biến N-cadherin với sự thiếu hụt ở miền ngoại bào, thể hiện hiệu ứng tiêu cực chiếm ưu thế đối với hoạt động của các cadherin nội sinh. Các tế bào biểu hiện điều khiển và WT-N-cadherin tái tạo tủy xương cho chuột nhận, trong khi các tế bào biểu hiện N-cadherin/390Δ thì không. Điều này cho thấy rằng sự gắn kết giữa HSCs và tế bào ngách tủy xương là không thể thiếu cho hoạt động LTR. Hơn nữa, chúng tôi nhận thấy rằng các HSCs quá biểu hiện WT-N-cadherin gia tăng trong phân đoạn SP sau 4 tháng cấy ghép tủy xương, cho thấy rằng sự gắn kết tế bào trung gian bởi N-cadherin đã kích thích các HSCs ở trạng thái nghỉ ngơi và giữ cho các HSCs nghỉ ngơi trong ngách.
Tất cả những quan sát này cho thấy rằng N-cadherin là một yếu tố ngách quan trọng cho việc duy trì trạng thái nghỉ ngơi và hoạt động tự làm mới của HSCs. N-cadherin thúc đẩy sự gắn kết chặt chẽ của HSCs với ngách và giữ HSCs ở trạng thái nghỉ ngơi.
