BMP-2 abhängige Auswanderung von subventrikulären Stammzellen der adulten Maus nach Transplantation in die Neuralleiste von Hühnchen- und Wachtelembryonen

Abstract

Fragestellung Die Entdeckung neuronaler Stammzellen eröffnete die Option auf eine Stamm-zelltherapie neurodegenerativer Erkrankungen. Adulte neuronale Stammzellen werden aus der Subventrikularzone isoliert und in vitro in Form von Neurosphä-ren kultiviert. In vitro wurde gezeigt, dass SVZ Zellen durch BMP-2-Behandlung in Richtung Neuralleiste determiniert werden. Um das Entwicklungspotential und die Morphogenese von Neurosphären in vivo zu testen, wurden Neuro-sphären aus GFP-Mauszellen in das Neuralrohr von Hühnchen- und Wachtel-embryonen transplantiert.

Methode Die Neurosphären wurden vor der Transplantation in vitro mit FGF2 allein oder mit FGF2 und BMP-2 behandelt. Die Auswanderung der transplantierten Zellen aus dem Neuralrohr wurde 24 Stunden nach der Transplantation in den Hühn-chen- und Wachtelembryonen mit der GFP-Epifluoreszenz dokumentiert. Die Embryonen wurden in Paraffin eingebettet. Die transplantierten Mauszellen wurden im Embryo durch Immunhistochemie und in-situ-Hybridisierung nach-gewiesen.

Ergebnisse Neurosphären, die nur in FGF2 kultiviert worden waren, zeigten nach der Transplantation weder eine Integration, noch eine Auswanderung in den Emb-ryo. Die mit FGF2 und BMP-2 vorbehandelten subventrikularen Stammzellen verließen das Neuralrohr, um sich in die Deckplatte, ins Neuralepithel, ins Skle-rotom, sowie in den Bereich der ventralen Wurzel zu integrieren. 48 Stunden nach erfolgter Transplantation fanden sich einige SVZ-Zellen im Bereich der Vereinigung von Vorder- und Hinterwurzel wieder.

Konklusion Die BMP-2-Behandlung der Neurosphären führte zu einer Veränderung des Wanderungsverhaltens im Embryo. Die subventrikulären Stammzellen der Maus wurden fähig, an der epithelial-mesenchymalen Transformation der Neu-ralleiste im Embryo teilzunehmen.

Central nervous system (CNS) stem cells isolated from the subventricular zone (SVZ) show a remarkable differentiation potential into neural derivatives. Surprisingly adult SVZ cells can also be induced in vitro to differentiate into neural crest cell fates. This fate switch is dependent on the combination of fibroblast growth factor 2 (FGF2) and bone morphogenetic proteins (BMPs). Here we transplanted adult SVZ stem cells from GFP mice as neurospheres into the trunk neural tube of chick and quail embryos. Only neurospheres pre-exposed to BMP-2 and FGF2 formed close contacts with the dorsal neuroepithelium corresponding to the neural crest area. GFP positive cells emigrated from the neurosphere and were identified in the roof plate, the dorsal neuroepithelium and among emigrating neural crest cells adjacent to the neural tube. Non BMP-2 treated neurospheres did not integrate into the neuroepithelium. Our data demonstrate that adult CNS stem cells can be efficiently prepared in vitro for integration into the embryonic neural crest. BMP-2 treatment conveys the morphogenetic capabilities to adult stem cells also necessary for future clinical transplantation strategies.