Μόρια κυτταρικής συνάφειας και ενδοκυτταρικές πρωτεΐνες που συμμετέχουν στις αλληλεπιδράσεις νευρώνων-γλοιοκυττάρων στο νευρικό σύστημα: σχεδιασμός προσεγγίσεων για τη θεραπεία του τραυματισμένου νωτιαίου μυελού

Abstract

Schwann cells (SC) are the glial cells of the peripheral nervous system (PNS) that contribute to the development, survival and function of neuronal cells as well as to peripheral nerve regeneration after injury. Furthermore, there is experimental evidence that SC could have beneficial applications in clinical transplantation for the repair of CNS after trauma. Yet SC do not integrate well into the injured tissue of the CNS. This study focuses on specific molecules for the development of combinatorial approaches for genetic manipulation of SC in order to overcome this disadvantage and become suitable for therapeutic transplantation in the injured CNS. In the first part, retroviruses were used as molecular vehicles for the expression of cell adhesion molecules Ll or PSA-NCAM by SC. In vivo experiments of transplantation of these genetically modified SC followed in a model of mouse spinal cord injury. The injured animals were subjected in behavioral study of their hind limb locomotor function and it was shown that the animals that received PSA-NCAM-SC transplants and to a lesser extent the animals that received Ll-SC exhibited improved motor function, which by means of immunohistochemistry was attributed to higher myelination and regeneration of the damaged nerve fibers. In the second part of this study, BM88 protein was evaluated as a potent candidate for genetic modification of SC prior to their transplantation in the injured CNS. Primary results showed that BM88, a neuronal protein expressed only by neurons in the CNS, is also expressed by SC in the PNS. This was confirmed by immunofluorescence on normal or injured sciatic nerve specimens and also on primary cultured SC. Given the role of BM88 protein in neuronal cells of the CNS, where it drives neural precursors to cell cycle exit and differentiation, overexpression experiments using lentiviruses were performed in primary cultured SC, which showed that BM88 overexpression drives not only overexpressing cells but also neighboring wild type SC to reduced proliferation, possibly in an autocrine/paracrine manner. No differences in differentiation were observed.

Τα κύτταρα Schwann (κ.S.) στο Περιφερικό Νευρικό Σύστημα (ΠΝΣ) συμβάλλουν στην επιβίωση, την ανάπτυξη και τη λειτουργία των νευρικών κυττάρων και την επιδιόρθωση των περιφερικών νεύρων μετά από τραυματισμό. Επίσης πειραματικά δεδομένα τους δίνουν προοπτικές κλινικής εφαρμογής σε περιπτώσεις τραυματισμού του ΚΝΣ. Ωστόσο τα κ.S. δεν ενσωματώνονται ικανοποιητικά μέσα στο τραυματισμένο ΚΝΣ. Η εργασία εστιάζει στη μελέτη μορίων για την ανάπτυξη τεχνικών γενετικής τροποποίησης κ.S., με στόχο την προσπέλαση των εμποδίων αυτών και τη μεταμόσχευση τους για τη θεραπεία του τραυματισμένου ΚΝΣ. Στο πρώτο μέρος χρησιμοποιήθηκαν ρετροϊοί για την έκφραση της Ll και της PSA-NCAM. Ακολούθησαν in vivo πειράματα μεταμόσχευσης των γενετικά τροποποιημένων κ.S. σε μοντέλο τραυματισμού του νωτιαίου μυελού ποντικού. Τα πειραματόζωα υποβλήθηκαν σε μελέτη της κινητικής λειτουργίας των πίσω άκρων τους, όπου εκείνα που προσέλαβαν μοσχεύματα PSA-NCAM-κ.S., και λιγότερο εκείνα που προσέλαβαν Ll-κ.S. παρουσιάζουν βελτιωμένη κινητικότητα σε σύγκριση με αρνητικούς μάρτυρες, η οποία με μέσα ανοσοϊστοχημείας αποδόθηκε στη συνεισφορά των μεταμοσχευμένων κυττάρων στην αναγέννηση και τη μυελινοποίηση των τραυματισμένων νευραξόνων. Στη συνέχεια μελετήθηκε η πρωτεΐνη ΒΜ88 ως υποψήφια για προσεγγίσεις μεταμόσχευσης γενετικά τροποποιημένων κ.S. στο τραυματισμένο ΚΝΣ. Αρχικά ανακαλύφθηκε ότι τα κ.S. εκφράζουν την πρωτεΐνη ΒΜ88 η οποία στο ΚΝΣ εκφράζεται μόνο από νευρικά κύτταρα και επάγει την έξοδο των νευροβλαστικών κυττάρων από τον κυτταρικό κύκλο. Με ανοσοϊστοχημεία μελετήθηκε η έκφραση της πρωτεΐνης στα κ.S. του ισχιακού νεύρου, in vivo και in vitro ενώ επίσης πραγματοποιήθηκαν πειράματα υπερέκφρασης της πρωτεΐνης ΒΜ88 με τη χρήση λεντιιών, όπου φάνηκε ότι προκαλεί καταστολή του πολλαπλασιασμού των ίδιων των κ.S. που την υπερεκφράζουν, αλλά και των γειτονικών/μη μετασχηματισμένων κ.S., πιθανά μέσω αυτοκρινούς/παρακρινούς μηχανισμού. Δε φάνηκε επίδραση της ΒΜ88 στη μυελινοποίηση.