Alkion munuaisten kehitys, kantasolut ja Wilmsin kasvaimen alkuperä

Ottaa yhteyttä:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Abstrakti:Aikuinen nisäkäsmunuainenon huonosti uusiutuva elin, josta puuttuvat kantasolut, jotka voisivat täydentää toiminnallista homeostaasia kuten esim. iho tai hematopoieettinen järjestelmä. Toisin kuin kypsämunuainen,alkiomunuainenisännöi vähintään kolmen tyyppisiä sukulinjaspesifisiä kantasoluja, jotka synnyttävät (a) virtsanjohdin ja keräystiejärjestelmän, (b) nefronit ja (c) mesangiaalisolut yhdessä strooman sidekudoksen kanssa. On herättänyt laajaa kiinnostusta näitä alkion esisoluja kohtaan, jotka normaalisti menetetään ennen syntymää ihmisillä, mutta jotka ovat edelleen osa erilaistumattomia nefrogeenisiä soluja lapsipotilailla.munuaistensyöpä Wilmsin kasvain. Täällä keskustelemme nykyisestä ymmärryksestämunuainen-spesifinen alkion progenitorisäätely kehittyvän munuaisen synnynnäisessä ympäristössä ja niiden tasapainoisen säätelyn häiriötyypit, jotka johtavat Wilmsin kasvaimen muodostumiseen.

Avainsanat:munuaiset; organogeneesi; lasten syöpä; kantasolut; erilaistuminen; itsensä uudistuminen, munuaiset

JohdantoKantasolut muodostavat perustavanlaatuisen perustan normaalin kehityksen ja kudosten homeostaasin lisäksi myös kasvainten muodostumiselle. Aikuisen nisäkkään munuainen on enimmäkseen vailla kantasoluja, joten sitä pidetään ei-regeneratiivisena elimenä, varsinkin kun regeneraatio määritellään kyvyllä tuottaa uusia nefroneja ja palauttaa suodatuskyky.[1]. Päinvastoin, alkion munuaisissa on vähintään kolme tyyppiä linjaspesifisiä kantasoluja (jota kutsutaan tässä esisoluiksi), jotka synnyttävät virtsanjohdin ja keruukanavajärjestelmän, nefroneja ja strooman sidekudoksen.[2,3]. Nämä progenitorisolut ovat herättäneet huomattavaa kiinnostusta regeneraatioon perustuvassa munuaislääketieteessä, mutta erilaistumattomien solujen ylläpidon turvallisuus postnataalisissa munuaisissa on huomattavasti vähemmän keskusteltu aihe.

Olennainen osa turvallisuusarviointia on kudosten kantasolusäätelyn perusteellinen ymmärtäminen. Kudosspesifisten progenitorien ylläpitoa ja erilaistumista ohjaavat mekanismit aktivoituvat poikkeavasti uudelleen monissa syövissä[4]. Tämä on erityisen ilmeistä alkiosta peräisin olevissa kasvaimissa, kuten Wilms-kasvaimessa (WT; kuva 1), medulloblastoomassa ja retinoblastoomassa.

Nefronit, nisäkkäiden munuaisten ja munuaisen strooman toiminnalliset suodatusyksiköt ovat peräisin metanefrisestä mesenkyymistä, joka sisältää erilliset progenitoripoolit molemmille sukulinjoille[5,6]. Metanefrinen kudos katoaa normaalisti ennen syntymää ihmisillä, mutta se pysyy osana erilaistumattomia nefrogeenisiä kudoksia Wilmsin kasvainpotilailla[7,8]. Normaalien kudosten kantasolujen ja syöpää aiheuttavien kantasolujen välisten erojen ymmärtäminen on tarpeen, jotta voidaan määrittää paremmin transformaatioita, jotka muuttavat normaalit munuaisten progenitorit Wilmsin kasvainkantasoluiksi. Tämä voi olennaisesti auttaa yksilöidyn sairauden ennusteen ja kasvaimen kemosensitiivisyyden ennustamisessa, mikä helpottaa potilaiden parempaa kerrostumista ja aggressiivisia hoitostrategioita tarvitsevien potilaiden tunnistamista.[9]. Tämä arvostelu antaa yleiskatsauksenmunuainenkehitystyötä, jota seuraa yhteenveto siitä, kuinka kanavan ja nefronien progenitorien kerääminen edistää munuaisten normaalia morfogeneesiä, jotta niiden perustavanlaatuiset yhtäläisyydet ja erot Wilmsin kasvainbiologian kanssa voitaisiin ymmärtää paremmin.

Kuva 1. Nefroblastomatoosi ja Wilms-kasvain. (A) Esimerkki ihmisen synnytyksen jälkeenmunuainenjoissa on nefroblastomatoosin nefrogeenisiä paikkoja (tähdet), jotka nähdään tiiviisti pakkautuneina tummansinisinä soluinamunuaistenaivokuori. (B) Esimerkki ihmisestämunuainenWilmsin kasvaimen klassisen morfologian kanssa. Se muistuttaa alkiotamunuainenesittelemällä blastemaalisia (B), stroomalaisia ​​(S) ja epiteelisoluja (a nuolet), jotka eivät kuitenkaan järjestäyty tyypillisiksi kudosrakenteiksi.

Wilmsin kasvain Wilmsin kasvaimet (kuva 1) ovat yksi yleisimmistä kiinteistä kasvaimista lapsilla, ja niiden ilmaantuvuus on 1:10,000 ja jotka ilmaantuvat yleensä ennen viiden vuoden ikää. Vaikka joillekin histologisille kasvaintyypeille on olemassa hyviä hoitovaihtoehtoja ja niiden eloonjäämisluvut ovat hyvät, muiden tyyppien, kuten anaplastisten Wilms-kasvainten, 5-yfar-eloonjäämisaste on silti vain 50 prosenttia. Siksi on olemassa selvä kliininen tarve parantaa Wilmsin kasvainhoitovaihtoehtoja; Tämän saavuttamiseksi näiden kasvainten parempi perusymmärrys on välttämätöntä.Kuten muualla laajasti arvioitu[7], Wilmsin kasvaimet ovat kiehtoneet kliinikoita, patologia ja syöpägeneetikkoja jo pitkään. Kasvaimet ovat suora seuraus ongelmista alkion kehityksen aikanamunuainen,ja se oli yksi niistä syöpätyypeistä, joiden perusteella Alfred Knudson kehitti kahden osuman mallinsa kasvainsuppressorigeeneille[10]

antosyaanilisäaineTAHTOAPARANTAA MUUNUTAIS-/MUUNAISSAIRUSTA

Alkion munuainen Munuainenmorfogeneesi on klassinen esimerkki tasapainoisista vastavuoroisista kudosvuorovaikutuksista[11-13]. Suuri osa perusymmärryksestämme siitä, mitenmunuainenkehittää johdetaan klassisista in video Kudosten rekombinaatio/induktiokokeista eri malliorganismeissa, joita täydennetään in vivo geenin inaktivaatiotutkimuksilla hiirillä[14,15]. Nämä kokeet ovat osoittaneet, että nisäkäsmunuainenon peräisin välimesodermista, joka synnyttää kolme spatiotemporaalisesti erillistä munuaista, joita kutsutaan pro-, meso- ja metanefroksiksi[15—17]. Metanefroksen organogeneesi, lopullinenmunuainen,hyödyntää epiteelin ureteric silmujen (UB) haarautumismorfogeneesiä tulevan elimen kasvuun ja kuviointiin, kun taas nefronien erilaistuminen tapahtuu orastavassa metanefrisessä mesenkyymissa, joka ympäröi jokaista UB-kärkiä (kuva 2). Jokainen äskettäin muodostunut UB on vastuussa siitä, että suurin osa metanefrisestä mesenkyymipopulaatiosta pysyy ehjänä ja saa sen osapopulaation käymään läpi vaiheittaisen mesenkyymistä epiteeliksi muuntamisen T-nuppuepiteelin kainaloissa muodostaen toiminnallisen nefronin[18]. Tämän syklin organisoitu toisto erittäin säädellyllä tavalla varmistaa kaikkien asiaankuuluvien solutyyppien ylläpidon, kunnesmunuainenorganogeneesi.Munuaisetstroma on osa mesenkymaalista populaatiota, joka peittää nefronia muodostavan mesenkyymin ja on kriittinen paitsi mesangiaalisten solujen ja interstitiumin muodostumiselle, vaan myös osallistuu aktiivisesti haarautuneiden morfogeneesin säätelyyn sekä nefronien ja verisuoniston oikeaan erilaistumiseen.[19—24]. Vaikka hermotus ja verisuoniverkoston muodostuminen ovat olennaisia ​​​​toiminnallisia ominaisuuksiamunuainenkehitys ja viimeaikaiset tutkimukset osoittavat endoteelin esiasteiden esiintymisen eanbryonicissamunuainen,näistä aiheista ei keskustella täällä (katso Sesights[25-33]).

Kuva 2. Kuvausmunuainensukulinjat ja niiden alkuperä. Vasemmassa kuvassa on kaavamainen esitys alkiostamunuainenkaksihaaraisen virtsanjohtimen silmulla (UB, sininen), joka on peräisin Wolffian kanavaksi kutsutun välimesodermin epiteelin muutoksesta. Kuten keskimmäisessä kaaviossa on havainnollistettu, virtsanjohtimen silmu on jaettu runko- ja kärkialueisiin, joissa kärjet edustavat erilaistumattomia soluja ja rungot ovat erilaistumiseen sitoutuneiden solujen käytössä. Epiteelin kypsyessä yhdistävät kanavasolut erilaistuvat erikoistuneiksi interkaloituneiksi ja pääsolutyypeiksi. Metanefrinen mesenkyymi (MM, vihreä), joka ympäröi epiteelin UB:tä, linjat on kuvattu oikealla. Metanefrinen mesenkyymi koostuu cap-kondensaattimesenkyymistä, joka sisältää nefronien esisoluja, ja stroomasoluja. Kannen kondensaatissa olevat nefronien progenitorit käyvät läpi mesenkyymistä epiteeliin siirtymisen aloittaen kaikkien nefronin segmenttien (glomerulus ja segmentoitu tubulus) erilaistumisen UB:n kainaloissa. MM:n stroomasolut erilaistuvatmunuaistenstroomalinjat.

Välimesodermi erottuu epiteeliseksi munuaistiehyksi (Wolffin) kanavaksi, joka kasvaa myöhemmin kohti alkion takapäätä ja määrittää samanaikaisesti metanefrisen mesenkyymin alkion takaosassa[34]. Kloakaan (tulevaan urogenitaaliseen poskionteloon) liittämisen jälkeen, joka tapahtuu alkiopäivänä 10.5 (E10.5) hiirillä, lopullisen sikiön induktiomunuainentapahtuu, kun epiteelinen munuaistie muodostaa yhden silmun, joka kasvaa viereiseksi metanefriseksi mesenkyymiksi muodostaen virtsaputken silmun (UB)[35,36]. Munuainenihmisellä kehitys alkaa noin 28-30 raskauspäivänä. Parin viime vuoden aikana on tapahtunut suuria harppauksia ihmisen yksityiskohtaisen kehityksen ajoituksen ymmärtämisessämunuainenerilaistuminen ja sen molekyyli- ja morfologiset mekanismit[37—39]. Nämä tutkimukset tukevat aiempaa näkemystä, joka on vahvistettu aikaisempien tutkimusten perusteella, että joistakin eroista huolimattamunuaistenerilaistuminen hiirillä ja ihmisillä on hyvin säilynyt.

On yleisesti hyväksyttyä, että sen jälkeenmunuaineninduktio, orastava ja ensimmäinen UB:n haarautuminen ovat solullisesti ja molekyylisesti erillisiä myöhemmistä haarautumistapahtumista, jotka liittyvät läheisesti nefrogeneesiin[40,41]. Esimerkiksi munuaistiehy, joka luovuttaa alkuperäisen UB:n ja itse UB muodostuu pseudostratifioituneesta epiteelistä, ja varhaisen metanefrisen mesenkyymin transkriptioprofiili poikkeaa nefronin kantapopulaatiota edustavan cap-mesenkyymin profiilista.(https://www.gudmap.org/chaise/record/#2/RNASeq:Replicate/RID=16-2PQ2(käytetty 27. tammikuuta 2021))[42-46]. Alkuperäistä UB:n muodostumista seuraa venyminen, myöhempi UB:n kärjen suureneminen ampullaksi ja lopuksi ampullan haarautuminen T-muotoisiksi oksiksi[41]. Jotenkin, vaikkakin enimmäkseen tuntemattomista mekanismeista, ensimmäisen T-nupun muodostuminen muodostaa molekyylikoneiston, joka pystyy ylläpitämään nefrogeenistä ohjelmaa syntyvässä metanefrisessä mesenkyymissa suunnilleen raskausviikkoon 30-32 ihmisillä ja varhaisiin postnataalisiin päiviin hiirillä. ovat itse haarautuneen morfogeneesin lakkaamisen ulkopuolella[47-50].

Tärkeimmät transkriptiotekijät, joita tarvitaanmunuaineninduktio sisältää Eya1-, Hox11-paralogit A ja D, Pax2, Sall1, Six1 ja Wt1[45,51-55], ja heidän roolinsa on tarkistettu laajasti muualla[56,57]. On myös vakiintunutta, että reseptorityrosiinikinaasisignaloinnin samanaikainen aktivointi, erityisesti transfektion aikana uudelleen järjestetyn gliasolulinjasta peräisin olevan neurotrofisen tekijän (GDNF) ja fibroblastikasvutekijän (FGF) reseptorin samanaikainen aktivointi yhdessä estävän kanssa. luun morfogeneettisen proteiinin signaloinnin toimia tarvitaan UB:n muodostumiseen ja metanefrisen mesenkyymin induktioon[43,58-60]. Signalointireittien ja transkriptiotekijöiden välisistä yksityiskohtaisista säätelysuhteista tiedetään vähemmän, mutta edellä mainituista transkriptiotekijöistä Eya1, Hox11-paralogit, Pax2 ja Six1 tarvitaan Gdnf:n ilmentymiseen ja siten RET-signaloinnin aktivoimiseen, mikä puolestaan välittää vaikutuksiaan transkriptiotekijöiden Etv4 ja -5 kautta[43,61-63]. Huomattavasti enemmän työtä tarvitaan signalointireittien, transkription kohteiden ja solutapahtumien fosfoproteomisen ohjauksen täsmällisten säätelyroolien kartoittamiseksi varhaisena aikana.munuaineninduktio.Virtsaputken silmujen haarautuminen Morphogenesis Orchestrates EmbryonicMunuainenKasvu ja nefronien muodostuminenEnsimmäisen UB-haaroittumisen ja metanefrisen mesenkyymin muodostumisen jälkeen haarautuminen jatkuu 12 onnistunutta sykliä, jotta 85 prosenttia haarautumistapahtumista saadaan päätökseen E16.5:een mennessä, minkä jälkeen UB-rungon pidennysvaihe ja viimeisten haarasukupolvien valmistuminen tapahtuvat ennen syntymää.[49,50,64]. Solullisesti UB-haaroittuminen tapahtuu proliferaation kautta sekä kärjissä että rungoissa sillä erolla, että solusyklit ovat merkittävästi nopeampia kärjissä kuin rungoissa.[63,65]. UB:n solujakaumat käyttävät ainutlaatuista luminaalista mitoosiprosessia, jossa epiteelisolut irtoavat osittain epiteelisolusta jakautuakseen luminaalisessa kohdassa, minkä jälkeen emo- ja tytärsolut asettuvat takaisin epiteeliin muutaman solun päässä toisistaan.[66]. Tällainen prosessi vaatii laajoja soluliikkeitä,jotka ovat mahdollisia dynaamisen ja jatkuvan adheesioiden ja aktiinin sytoskeleton uudelleenmuodostumisen ansiosta, joita tarvitaan normaalin haaroittumisen etenemiseen[42,63,67—69]. Lisääntymisen lisäksi UB-rungon pidentyminen ja oheneminen tapahtuvat suuntautuneiden solujakautumisten ja solujen uudelleenjärjestelyjen kautta, jotka tunnetaan konvergenttina laajenemisena.[70,71], joka todennäköisesti myös edelleen edistäämunuainenkasvu syntymän jälkeen.Matemaattisen mallintamisen ja erittäin tarkan kuvantamisen yhdistelmä on tuottanut uutta tietoa, joka haastaa perinteisen näkemyksen UB-haaroittumiskuviosta, joka on stereotyyppinen kaksijakoisten haarautumien toisto, jossa on satunnaista kärjen trifurkaatiota ja erittäin harvinaisia ​​sivuttaishaarautumistapahtumia, joita havaitaan pääasiassa viljellyissämunuaiset [50,72]. Hiljattain ehdotettiin kaksivaiheista, ajasta riippuvaa haarautumismallia, joka perustuu havaintoihin, että nopea ja toistettava haarautuminen varhaisena aikanamunuainenkehitystä (hiirillä E15,5 asti) seuraa enemmän ei-stereotyyppisiä haarautumistapahtumia lähempänä syntymää, kun myös uusien kärkimuodostelmien määrä on merkittävästi da rypistynyt[64]. Tämän ehdotetaan kehittävän tehokkaasti vaihtelua UB-otoksen 3D-rakenteessa. Tuki epäsymmetrisyydelle UB-haaroituksissa on olemassa[73], mutta signaalit, jotka vaikuttavat 4o UB-morfogeneesin hidastumiseen ja mahdolliseen lopettamiseen, ovat edelleen vaikeasti havaittavissa.

Munuaisten kantasolutAlkionmunuainen,toisin kuin kypsässä muodossaan, sisältää esisoluja, jotka voivat koota koko keruukanavan, strooman sidekudoksen ja koko nefronin toiminnallisine segmentteineen (kuva2) [43,74,75]. Vallihauta UB:n kärjen vieressä oleva metanefrinen mesenkyymi, tertaed 'cap mesenchyme', on nefronin {progenitors一solupopulaation lähde, joka uusiutuu itsestään jokaisen UB-kärjen haarautumiskierroksen aikana ja säilyy myöhäiseen raskauteen saakka ihmisen ja varhaisessa postnataalisessa vaiheessa. hiirillä, minkä jälkeen tämä uusien nefronien lähde menetetään peruuttamattomasti[13,47,50]. Nefronien progenitorit, jotka ympäröivät jokaista UB-kärkiä, ovat parhaiten luonnehdittujamunuaistenprogenitoripopulaatio, ja niistä keskustellaan erikseen ilmoitetussa osiossa. UB tip isännöi toista alkion kantapopulaatiota, joka pystyy asuttamaan kypsän ihmisen erttiren keräyskanavajärjestelmänmunuainenmutta on myös jo pysyvästi menetetty kohdussa. Itsestään uusiutuvat strooman esisolut ympäröivät nefronien kantasolupopulaatiota ja erilaistuvat aesangiaalisiksi soluiksi ja munuaissoluiksi (kuva 3) [75].

Kuva 3. Kuva alkionmunuainen/s kantasolupopulaatiot. (A) Erilaisten kaavamainen esitysmunuainenkantasolut niiden synnynnäisissä markkinaraoissa, jotka ovat läsnä nisäkkään aikanamunuaistenorganogeneesi. Kaksihaaraisessa virtsanjohtimen silmussa (UB, vaaleansininen) on kaksi kärkeä, jotka isännöivät keräyskanavan progenitorit (CDP, tummansiniset suorakulmiot). Välittömästi epiteelisen virtsanjohtimen silmun vieressä ovat nefronien progenitorit (NR tummanpunaiset ympyrät), jotka sijaitsevat metanefrisen mesenkyymin (MM, vihreä) kansimesenkyymi (CM) -osastossa. Nefronien kantasolujen varsi riippuu niiden sijainnista suhteessa virtsaputken silmujen kärkiin. Virtsaputken silmujen kainaloissa olevat nefronin progenitorit edustavat enemmän erilaistumiseen sitoutuneita nefronin progenitoreja (CNP, punaiset ympyrät), jotka voivat sekoittua edestakaisin nefronin progenitoreista korkin mesenkyymiosastossa (NP, tummanpunaiset ympyrät). Täysin sitoutuneet nefronien progenitorit päätyvät peritubulaarisiin aggregaatteihin (PA, purppurapallot), jotka ovat erilaistuvien nefronien ensimmäisiä esiastemuotoja. Kortikaalisiimmat metanefriset mesenkymaaliset (MM, vihreät) solut ovat stromaalisia (S) soluja, jotka sisältävät myös nefronien ulointa kerrosta ympäröivät stromaaliset progenitorit (SP, kellanruskeat suorakulmiot). (B) Alkiomunuainenpäivänä 14.5

hiiren kehitys värjätty NCAM:lla (punainen), joka leimaa metanefrisen mesenkyymin kaikki nefronien progenitori- ja stromaaliset progenitorisolut. CALBINDIN-värjäys (vihreä) visualisoi virtsaputken silmuepiteelin. Nuolet osoittavat likimääräistä nefronin ja stroman progenitorirajaa, tähdet merkitsevät virtsaputken silmujen (vihreät) kärjet, joissa keräyskanavan progenitorit sijaitsevat, ja PA rajaa pretubulaarisen aggregaatin. (C) Alkiomunuainenpäivänä 14.5 hiiren kehitystä värjätty SIX2:lla (vaaleanpunainen), joka visualisoi spesifisesti vain nefronien progenitorit ja kalbindiini (vihreä) leimaa ureteric silmuepiteelin. Nuolet osoittavat aivokuoren kaikkein aivokuoren esisoluja, jotka ovat suorassa kosketuksessa ympäröivien strooman progenitorien kanssa, jotka näkyvät ydin Hoechst-värjäyksellä (sininen). Tähdet merkitsevät virtsaputken silmujen kärjet (vihreät), joissa keräyskanavan esisolut sijaitsevat, vinoneliö osoittaa sitoutuneita nefronien esisoluja, PA rajaa pretubulaarisen aggregaatin ja RV onmunuaistenrakkula.

Kanavien esi-isien kerääminenOn tiedetty jo pitkään, että nefronien esisolujen ekspressoima GDNF metanefrisessa mesenkyymissa on sekä välttämätön että riittävä UB:n uloskasvulle munuaistiehyestä.[13,76-80]. Äskettäin GDNF-aktivoidun RET-signaloinnin on osoitettu koordinoivan solutapahtumia, jotka liittyvät kanavan progenitorien käyttäytymisen keräämiseen.[43]. Etv4:n ja Etv5:n tunnistaminen transkriptiotekijöiksi, jotka välittävät GDNF/RET-signalointivaikutuksia kohdesoluihin UB-kärjeissä yhdessä geneettisten leimauskokeiden kanssa osoittivat, että huomattava määrä soluliikkeitä tapahtuu jatkuvasti paitsi UB-kärkien sisällä myös vinkkejä runko-alueille[41,42,61-63,81]. Kimeerikokeista on selvää, että villityypistä johdetut epiteelisolut ovat päteviä asuttamaan UB-kärkiä ja runkoja, kun taas RET-signalointipuutteiset solut eivät asettuneet kärkiin. Siten GDNF/RET-signalointi vaikuttaa solun liikkeisiin ja yksittäisen solun asemaan tietyssä UB:ssa, mikä viittaa paitsi siihen, että tapa, jolla solut liikkuvat epiteelissä, vaikuttaa UB:n haarautumismorfogeneesiin, myös että solun sijainti UB:n sisällä vaikuttaa suuresti sen tehoon. .

GDNF/RET-signalointi säätelee kanavan esi-isien keräämistä MAPK/ERK-toiminnan kautta

Lisätietoa GNDF:n toiminnasta UB-solujen kohtalon säätelyssä saatiin tutkimuksista, joissa käytettiin Gdnf-hiirimallia, josta puuttuu geenin 3'-translatoitumaton alue (3'-UTR).[82]. Vahvan naudan kasvuhormonin polyA-signaalin liittäminen stop-kodonin jälkeen endogeeniseen Gdnf-lokukseen poistaa normaalin 3'UTR-toiminnan ja johtaa endogeenisen GDNF:n liialliseen tuotantoon mRNA- ja proteiinitasoilla (Gdnf-hypermorfinen alleeli). Lisääntynyt ilmentyminen johtuu todennäköisesti sitoutumiskohtien puuttumisesta mikroRNA:lle ja muille RNA:ta sitoville proteiineille, joita normaalisti esiintyy tällaisilla säätelyalueilla.[82,83]. GDNF:n kohonnut mutta spatiaalisesti koskematon ilmentyminen mutanttihiirissä johtaa voimakkaasti laajentuneisiin UB-kärkiin, joissa on lyhyet rungot, mikä johti lyhyisiin ja laajentuneisiin virtsanjohtimiin, joiden yhteydet virtsarakkoon olivat väärässä paikassa.[84]. Mutantin analyysimunuaisetosoitti, että laajentuneen primaarisen UB:n muodostuminen johtuu ainakin osittain ohimenevästi lisääntyneestä mitoosista kaudaalisessa munuaistiehyessä kohdassa E10.5, vaiheessa, jolloin primäärinen UB:n muodostuminen alkaa. Sen jälkeen UB-kärkiepiteelisolujen mitoottinen indeksi normalisoituu nopeasti samanaikaisesti apoptoosin nousun kanssa UB-ontelossa. Tämä voi viitata siihen, ettämunuainensillä on luontainen mekanismi, joka yrittää palauttaa normaalin morfologian patologisissa olosuhteissa. Solujen seurantakokeet paljastivat poistumisen esteen kärkien epiteelisoluissa, jotka juuttuivat kärkiin eivätkä pystyneet täyttämään ja pidentämään UB-runkoja. Tämä osoittaa, että GDNF tukee keruukanavan progenitorin laajenemista, koska UB-kärjet pysyvät laajentuneina johtuen siirtymävirheestä koko munuaismorfogeneesin ajan.

CISTANCHE-jauheet PARANTOIVAT MUNAINEN/MUUNAISKIPUA

Omat tulokset osoittavat, että GDNF vaikuttaa kanavan progenitorisolujen keräämiseen aktivoimalla mitogeeniaktivoitua proteiinikinaasia (MAPK) / ekstrasellulaarista signaalisäädeltyä kinaasia (ERK)[84]. Tätä tukevat aiemmat RET-mutanttimallit, joissa MAPK/ERK-aktivointi estettiin[85,86]. Vain MAPK/ERK:n esto, ei PI3K/AKT- tai SRC-inhibitio, pelastaa UB:n kärjen morfologian ja rungon pituudenmunuaisetendogeenisesti lisääntyneen GDNF:n kanssa. Kehittymisen live-kuvausmunuaisetFluoresenssiresonanssienergian siirtoon (FRET) perustuvan biosensorin ilmentäminen ERK:lle on osoittanut dynaamisen aktivaatiokuvion merkittävällä heterogeenisyydellä ei vain kudosten välillä (UB-kärjet vs. cap-mesenkyymi) vaan myös näennäisesti homogeenisten solupopulaatioiden välillä.[87]. Heterogeenisuus MAPK/ERK-aktivaatiossa on huomattavan ilmeinen UB-kärjeissä, joissa korkea ja alhainen MAPK/ERK-aktivaatio on näennäisesti satunnaisesti hajallaan epiteelin kesken, mikä viittaa solulajittelun rooliin. UB-spesifinen geneettinen MAPK/ERK-inaktivaatio (Hoxb7Cre;Mek1fl/fl;Mek2-/-) osoittaa täysin päinvastaisen fenotyypin kuin laajennetut UB-kärjet Gdnf-hypermorfisissamunuaiset, koska MAPK/ERK-puutteiset kärjet pysyvät ohuina eivätkä ne laajene ampullarakenteiksi[88]. Tämä osoitti MAPK/ERK-aktivoinnin olennaisen vaatimuksen uusien oksien muodostumiselle UB-kärkissä, jotka pidentyvät, mutta muuttavat hyvin harvoin kasvusuuntaa, mikä johtaa liian yksinkertaistettuun UB-puuhun jamunuaistenhypodysplasia. Molekyylisesti MAPK/ERK-aktiivisuus ei näytä tärkeältä vain G-S-solusyklin vaiheen etenemiselle, vaan myös normaaleille PAXILLIN- ja E-CADHERIN-välitteisille soluadheesioille. Ottaen huomioon MAPK/ERK:n ja E-CADHERINin merkityksen alkion kantasoluissa[89-92], tulevat kokeilut, joissa käsitellään niiden sääntelysuhteita kontekstissamunuainenkehitys voi tarjota mielenkiintoisia näkemyksiä kanavan progenitorisääntelyn keräämisestä.

Sen havainnon perusteella, että UB-haarautuminen tapahtuu useimmiten vain kärjissä ja synnyttää aina uusia kärkeä, joilla on samanlainen haarautumispotentiaali, tässä kuvatuissa tutkimuksissa vahvistettiin ensin hypoteesi, että UB-kärjet ovat erilaisia ​​kuin rungot. Kuvantamistutkimusten kehitetty analyysi vahvisti sitten, että UB-kärjet ovat paikkoja, joissa kanavien ja virtsanjohtimen kerääjäpopulaatio oleskelee. Lisägeneettiset tutkimukset ovat paljastaneet, että Notch-signalointia tarvitaan FOXI1 plus pää- ja AQP2 plus interkaloituneiden solujen jakautumisen mallintamiseen kypsässä keräyskanavassa, kun taas useat lisägeenit, mukaan lukien ainakin metyylitransferaasi Dotll ja transkriptiotekijät p63 ja Tfcp2L1 edistävät tasapainoista erilaistumista. jokainen solutyyppi[93-100](tarkempi yleiskatsaus, katso esim.[101,102]). On vielä tutkittava, onko kanavan kantasolujen ylläpidon ja katoamisen keräämisellä ennen syntymää mitään yhteyttä aiemmin raportoituun kaksivaiheiseen ja ajasta riippuvaiseen UB:n haarautumistopologiaan[64].

Stromaaliset esisolutThemunuaistenstrooma koostuu interstitiumista, mesangiumista ja perisyyteistä, jotka ovat peräisin FOXD{0}}positiivisesta itsestään uusiutuvasta kantapopulaatiosta[103,104]. Stromaaliset progenitorit myös erilaistuvat seinämäsoluiksimunuainenvaltimoissa ja valtimoissa sekä glomeruluksen mesangiaalisoluissa, mikä myötävaikuttaa merkittävästi nefronitoimintoihin. Ainakin FoxD1:n, FoxG1:n, Gata3:n ja Pax2:n tarjoaman välttämättömän transkription säätelyn lisäksi stroman progenitorit ovat riippuvaisia ​​Notch-signaloinnista[6,19,105-107]. Erityisesti Pax2 näyttää muodostavan rajan nefronin ja stroomaalisten progenitorien välille tukahduttaakseen kriittisesti strooman identiteetin, kun taas GATA2- ja RBP-J/Notch-signalointi, toisistaan ​​riippumaton, tarvitaan oikeaan toimintaan.munuaistenverisuonten kehitys. Tuoreempi yksisoluinen transkriptominen analyysi FOXD1-linjasta E18.5-hiiren alkioista osoitti, että siihen mennessä linja voidaan jakaa 17 erilliseen soluklusteriin, mikä osoittaa huomattavaa solujen heterogeenisyyttä erilaisilla transkriptioohjelmilla, jotka ohjaavat geenien ilmentymistä näissä klustereissa.[108]. Aiemmin luotujen ihmisalkioiden uudelleenanalyysimunuainenyksisoluiset tiedot vahvistivat, että tämä ei ole hiirelle spesifinen ilmiö, sillä jopa ihmisaineistosta, jota ei ole erityisesti valittu stromaaliselle linjalle, voitiin tunnistaa 13 erilaista stroomaklusteria.

Monet stroomalinjan roolit löytyvät kommunikaatiosta muiden sukulinjojen kanssa. Varhaiset tiedot tunnistivat retinoiinihappovälitteisen signaalin stromasta RET:hen virtsaputken silmussa, joka säätelee virtsaputken silmujen haarautumista[22]. Haaroittuva fenotyyppi, joka liittyi Aldh1a2:n (olennainen osa retinoiinihapon synteesireitin) ja Ret:n alentumiseen, havaittiin myös Wt1:n stromaalisen progenitorispesifisessä knockoutissa, vaikka häiriintynyt haarautuminen havaittiin vain myöhemmän vaiheen alkioissa.munuaiset [23], mikä viittaa siihen, että tämä ei välttämättä ole stromaalisten progenitorien rooli, vaan enemmän myöhempien solutyyppien rooli stromaalisessa linjassa. Toisaalta Foxd1--positiivisten stroomaalisten esisolujen ablaatio johtaa nefronin progenitorien erilaistumisen estoon ja johtaa sen sijaan laajentuneen cap-mesenkyymin muodostumiseen FAT4-YAP/TAZ-välitteisen solun menetyksen vuoksi. signaali, joka hienosäätää Wnt9b-vastetta nefronien esisoluissa[109]. Muut tiedot viittaavat siihen, että FAT4 saattaa lähettää signaalin DCHS1:n kautta YAP/TAZ:n sijaan, koska Dchs1:n ehdollinen katkaisu nefronien esisoluissa johti vastaavanlaiseen cap-mesenkyymin laajenemiseen, mutta mielenkiintoista kyllä ​​myös virtsaputken silmujen haaroittumisen vähenemiseen.[110,111]. Nämä haarautuvat fenotyypit välittyvät FAT4:n ja DCHS1:n suoran vuorovaikutuksen kautta RET:n kanssa, jolloin Fat4-häviö johtaa yliaktiiviseen RET-GFRA1-GDNF-kaskadiin.[21]. Lopuksi Foxd1-Cre-välitteinen Sall1:n häviäminen stroomaosastossa johtaa cap-mesenkyymin laajenemiseen, mahdollisesti SALL1:n Fat4-ekspression suoran ohjauksen kautta.[112]; tässä tapauksessa vaikutuksia virtsaputken silmuihin ei tutkittu.

On selvää, että stromaalisen linjan soluilla on suoria vaikutuksia epiteeli- (virtsanjohtimen) ja nefrogeenisiin linjoihin, mikä mahdollistaa erilaisten linjojen koordinoidun kehityksen toiminnallisen linjan muodostamiseksi.munuainen. Vielä on määritettävä, suorittavatko nämä toiminnot stroman esi-isäsolut vai myöhemmät solutyypit tässä linjassa, mutta edellä käsitelty tämän linjan heterogeenisyyden yksityiskohtainen analyysi saattaa mahdollistaa uusien merkkigeenien tunnistamisen, joita voidaan käyttää Cre-ajureina. tutkia näitä fenotyyppejä tarkemmin.

Nefronin esisyntyjätMetanefrisen mesenkyymin muodostumisen jälkeen se toimii ensin luoden erityisen ympäristön primaariselle UB:lle muodostua täsmälleen oikeaan paikkaan.[113-119]. Metanefrinen mesenkyymi edistää sitten UB:n haarautumismorfogeneesin alkamista, mikä on tarpeen sen omaksi selviytymiseksi ja organisoitumiseksi nefrogeeniseksi markkinarakoksi, joka tarjoaa soluja nefrogeneesille, kunnes nefrogeeninen ohjelma päättyy.[5,48,120]. Nefrogeeninen markkinarako (kuva 1) on kolmesta viiteen solukerroksesta koostuva koheesiorakenne, jossa ensimmäinen solukerros on läheisessä vuorovaikutuksessa UB-epiteelin kanssa, ja muuta populaatiota ympäröivät muut progenitorit ja stroomasolut. Kappaleen elävä kuvantaminen antaa todisteita siitä, että nefronien esisolut ovat erittäin liikkuvia ja ovat aktiivisessa vuorovaikutuksessa kaikkien muiden progenitorien kanssa ja voivat jopa hypätä markkinaraosta toiseen[37,121,122].

Toistuvan UB-haaroittumisen vuoksi nefrogeeninen markkinarako kohtaa jatkuvan morfologisen haasteen. Ensinnäkin erilaistumattoman nefronin kantapopulaation, joka on alun perin yhtenäinen UB-kärkiä ympäröivä markkinarako, on jaettava kahdeksi erilliseksi populaatioksi kärjen haarautuessa. Tämän jälkeen esisolujen on pysyttävä kosketuksessa ikuisesti pitkittyvien, vastasyntyneiden kärkien kanssa. UB:n viereisimmän nefronin kantasoluryhmän muodostama yhteys UB-kärkisoluihin on elintärkeä koko markkinaraon eheydelle. Molekyylisesti se välittyy ainakin integriini a8:n (ITGa8) kautta, joka lisääntyy kosketuksessa ja lokalisoituu voimakkaasti kärjen epiteeliä koskettaviin proksimaalisiin kalvoihin, joissa se on vuorovaikutuksessa UB:ssa olevan NPNT (nefronektiini) ligandin kanssa.[123,124]. Nefronien progenitorit ilmentävät lukuisia muita adheesioproteiineja, esim. NCAM1, CDH2, -11 ja CTNND1, jotka kaikki todennäköisesti edistävät markkinaraon koheesiota[69,125,126].

Toinen haaste on aktiivinen solusegregaatio nefrogeenisessa markkinaraossa, joka tapahtuu vain tietyille soluille, jotka ovat alttiina erilaistumissignaaleille ympäristössä, joka on täynnä päällekkäisiä vihjeitä, jotka edistävät samanaikaisesti molempia.itsensä uudistuminenja erilaistuminen. Kolmanneksi markkinaraon kokonaismäärät ja niiden yhteenlasketut tilavuudet kasvavat organogeneesin loppua kohti, mutta nefronien esisolujen määrä kussakin yksittäisessä markkinaraossa vähenee samanaikaisesti. Vaikka tämä kaikki tapahtuu, jokaisella markkinaraolla on säilytettävä riittävästi kantasoluja runsaan proliferaation kautta, vaikka solusyklin pituus kasvaa ajan myötä[48,50,127].

Yksittäiset progenitorit osoittavat pylväsmäistä kohdistusta ja pitkänomaista solumuotoa, ja Golgi-laite sijaitsee solun distaalisessa puoliskossa, mutta irrotettuaan kärjestä progenitorit omaksuvat pyöreämmän muodon, mikä todennäköisesti heijastaa dynaamisia muutoksia niiden soluadheesioissa.[122,126,128]. Niiden olemassaolon loppua kohden nefronin progenitorin lokalisaatio rajoittuu asentoihin, jotka ovat sivusuunnassa kärjestä[48], mikä viittaa UB:n sääntelyvaikutuksen vähenemiseen markkinaraon organisaatioon. Lisäksi selkeitä merkkejä progressiivisesta ikääntymisestä on raportoitu vanhoissa ja nuorissa nefronien progenitoreissa, mukaan lukien erot ribosomaalisessa biogeneesissä, solusyklin pituudessa ja solunulkoisen matriisin koostumuksessa.[127].

CISTANCHE lisäravinteetPARANTAA MUUNAISTEN/MUUNAISTEN TOIMINTAA

Nefronien progenitorien molekyylideterminantitKuten keräyskanavan progenitorit, myös nefronien progenitorit edustavat heterogeenista populaatiota. Progenitorit osoittavat eroja erityisesti solusyklin pituuksissa ja ilmentymisprofiileissa esim. sine okulisiin liittyvässä homeobox 2:ssa (SIX2) ja Cbp/p300-vuorovaikutuksessa transaktivaattorissa 1 (CITED1), jotka liittyvät minkä tahansa tietyn solun erilaistumistilaan. progenitori[5,129,130]. Tarkat mekanismit, joiden kautta spatiaalisesti erottuvat kantasoluryhmät muodostuvat, vaativat lisätutkimusta, mutta näyttää siltä, ​​että nefronien progenitorit eivät laajene kloonisesti, koska jokainen tytärsolu on melko stokastisesti hajallaan solunjakautumisen jälkeen.[50,122,131]. Erilaisimmat NP:t ilmentävät korkeita SIX2- ja CITED1-tasoja, ja ne uusiutuvat hitaasti pitkittyneen solusyklin aikana. Sitoutuneet progenitorit eivät enää ekspressoi CITED1:tä, ja niillä on alempi SIX2, ne pyöräilevät nopeammin ja ovat herkkiä nefroniinduktiolle[50,132]. Vaikka Six2 tarvitaan pitämään nefronien kantasolut erilaistumattomina, Cited1, vaikka sen läheistä perheenjäsentä ei olisikaan Cited2, ei vaikuta oleelliselta progenitorien käyttäytymiselle.[5,133,134].

Viimeaikaiset raportit viittaavat tiettyyn joustavuuteen nefronien esiasteen sitoutumisessa, koska Wnt4:ää ilmentävät ja siten molekyylisesti erilaistumisreitille indusoidut progenitorit voivat silti paeta nefronin esiasterakenteista liittyäkseen uudelleen erilaistumattomaan markkinarakoon.[135]. Nämä paenneet käyttäytyvät erottuvasti suurimmasta osasta indusoiduista esisoluista, koska ne säätelevät alas Wnt4-ekspressiota ja hankkivat uudelleen progenitoriprofiilin, joka pystyy tukemaan heidän pitkäkestoistaan.itsensä uudistuminenkapasiteettia[135,136]. Tämä yhdessä korkean yleisen liikkuvuuden kanssa tukee näkemystä monimutkaisista molekyyliverkostoista nefronien progenitorisäätelyssä, jossa signalointitasoilla voi olla suurempi rooli kuin aiemmin arvioitiin. Itse asiassa muutosten signalointitasoissa on myös ehdotettu edistävän nefrogeneesin lopettamista, jolloin nefronien esisolut poistuvat erilaistumattomasta markkinaraosta kiihtyvällä nopeudella osoittamatta dramaattista proliferaation vähenemistä tai apoptoosin lisääntymistä.[13,47-50,127,137-139]. Nämä tiedot osoittavat, että progenitoripooli tyhjenee lisääntyneen erilaistumisen vuoksi, mikä heikentää nefronin progenitorirakoa neljäntenä postnataalisena päivänä hiirillä ja viimeisten raskausviikkojen aikana ihmisillä.

Nephron Progenitorin ylläpito riippuu klassisen signalointireitin toiminnastaViimeisten kahdenkymmenen vuoden aikana nefronin progenitorien ylläpidon transkription säätely ja induktiiviset vihjeet, jotka laukaisevat nefronin progenitorien erilaistumisen kohti nefronin kohtaloa, ovat olleet intensiivisen tutkimuksen kohteena.[34,56,140-142]. Suurin osa signalointireiteistä, jotka ovat aktiivisia alkion synnyn aikana, ovat myös mukana nefronien progenitorisäätelyssä[3,18,58,143]. Ligandi-reseptori-vuorovaikutuksista alavirtaan aktivoitujen solunsisäisten kaskadien erilliset roolit ovat vasta paljastamassa[4,144]. Tämän katsauksen vuoksi keskitymme WNT/p-kateniinin, IGF2/FGF:n, mikroRNA:iden ja mTOR-indusoidun signaloinnin rooleihin nefronien progenitorien ylläpidossa ja uupumuksessa.

Wnt-polkuKlassiset induktiokokeet ja kemiallisten agonistien/antagonistien käyttö ovat osoittaneet, että ohimenevät WNT/p-kateniiniaktivaatiotoiminnot indusoivat cap-mesenkyymissä asuvat nefroniprogenitorit muuttumaan mesenkyymistä epiteeliksi ja erilaistumaan myöhemmin nefroniepiteeliksi[145-148]. Tätä näkemystä tukevat varhaiset geenin inaktivaatiotutkimukset, jotka vahvistivat Wnt4:n ja Wnt9b:n vaatimuksen nefronien erilaistumiselle ja ehdottivat toiminnallista redundanssia NOTCH-aktivoinnin kanssa[149-151]. p-kateniinin (CTNNB1) aktivoituminen sen pakotetulla stabiloinnilla KUUSI2-positiivisissa nefronin kantasoluissa indusoi nefronien erilaistumista, mutta sen on osoitettu ylläpitävän myös erilaistumatonta nefronien kantasolua suoran säätelyvuorovaikutuksen SIX2:n kanssa ja yhteistyön MYC:n kanssa.[136,148,152,153]. Signaalin aktivaatiotaso näyttää olevan avaintekijä p-kateniini/WNT-reitin solutuloksissa.

Sen mukaisesti herkät muutokset signalointiaktiivisuustasoissa näyttävät sanelevan kriittisesti kohtalopäätöksen nefronien progenitoripoolissa, koska Wnt9b:n on myös osoitettu tukevan progenitorien ylläpitoa säätelemällä positiivisesti proliferaatiota[154,155]. Toinen UB-peräinen WNT-ligandi, Wnt11, on välttämätön nefronien progenitorien normaalille ylläpidolle, koska se toimii välittäjänä progenitorien ja UB-kärkisolujen välistä vuorovaikutusta.[128]. WNT-signalointiaktiivisuuden modulaatio R-spondiinien 1 ja 3 kautta liittyy todennäköisesti signalointitason säätelyyn, mutta tarkat mekanismit ovat vielä tutkimatta, koska R-spondiinien inaktivaatiolla on vain lievä vaikutus progenitorien etenemiseen.[156]. WNT/p-kateniinireitin dominanssi on kyseenalaistettu tutkimuksissa, jotka paljastavat NFAT:n ja Ca2:n plus signalointikomponenttien ilmentymisen koko nefrogeneesin ajan[157-159], mutta niiden tarkat roolit odottavat lisää toiminnallisia todisteita.

FGF:n indusoima reseptorityrosiinikinaasisignalointiNefrogeenisen linjan määrittely ja selviytyminen edellyttävät toimivaa FGF-signalointia[160]. In vitro -seulonta ligandeista, jotka tukevat nefronien progenitoreita, viittasi siihen, että FGF:t 1, 2, 9 ja 20 sekä epidermaalinen kasvutekijä (EGF), joka saattaa edellyttää yhteistoimintaa FGF:ien kanssa, voivat edistää niiden lisääntymistä.[161]. Geneettiset inaktivaatiotutkimukset osoittavat, että signalointi alavirtaan FGF-reseptoreista 1/2, erityisesti FGF9:n ja -20:n indusoima, on edelleen kriittistäitsensä uudistuminenkoska ligandien Fgf1 ja -2 inaktivointi yksinään tai yhdistelmänä ei vaikuta nefronien progenitoreihin[160,162-164]. Samoin, kuten UB-linjalle on osoitettu, negatiivinen RTK-säätelijä SPROUTY1 toimii tasapainottaakseen sopivaa positiivista signalointitasoa nefrogeenisessa markkinaraossa progenitorivarren säätelemiseksi.[119,165-168]. Populaatiolle ominaisia ​​solunsisäisiä kaskadeja, jotka herätetään FGFR:istä alavirtaan nefronien esisoluissa, ovat MAPK/ERK, MAPK/JNK ja PI3K[87,121,169-171]. MAPK/ERK:n (62- TGCtg/ plus ;Mek1fl/fl;Mek2-/-) nefroni-progenitorispesifinen inaktivointi johtaa progenitorin heikkenemiseenitsensä uudistuminenja progenitoriraon hajoaminen johtuen PAX2:n vähentyneestä ilmentymisestä, jota tarvitaan nefronien progenitori-identiteetin ylläpitämiseen ja ITGA8-välitteisen niche-to-cellulaarisen matriisin välisen vuorovaikutuksen normaaliin toimintaan[87,105,123,172]. Yhdessä nefronin esiasteen erilaistumisen etenemiseen liittyvien lisävirheiden kanssa nefronin progenitorispesifinen MAPK/ERK-inaktivaatiofenotyyppi osoittaa läheisiä yhtäläisyyksiä FGF8/9/20:n menetyksen kanssa, mikä tukee sen olennaista tehtävää useiden FGF-signalointitoimintojen välittäjänä, jotka todennäköisesti vaativat. paikka PAX2-sääntelyn kautta[87,160,162].

Nefronin esisolujen pysyvä menetys lopettaa munuaisten kehityksenOn osoitettu, että PI3K:n synergistiset vaikutukset WNT/p-kateniinisignaloinnin, mutta myös BMP-indusoidun JNK- ja FGF9-signaloinnin kanssa varmistavat oikean solusyklin etenemisen ja kantavuuden nefronien progenitoreissa.[121,138,173]. Molekyyliset syyt, jotka johtavat lopulliseen nefronin progenitorien uupumiseen organogeneesin lopussa, ovat kuitenkin vasta paljastamassa.

Kokeellinen nefroniablaatio kryovauriolla varhaisen postnataalisen ajanjakson aikana, jolloin hiiressä on edelleen nefronien esisolujamunuainen,osoittaa, että lisää nefronien kantasoluja ei voida värvätä vammakohtaan, ja tukee näkemystä, että lopullinen nefronien lukumäärä on ennalta määrätty hiiren syntymässämunuaiset [174]. Viimeaikaiset julkaisut osoittavat, että ainakin BMP-indusoitu SMAD-signalointi ja rapamysiini (mTOR) -aktiivisuuden nisäkäskohde voivat olla osallisena nefronien progenitorien häviämisen ajoituksen määrittelyssä, kun taas niiden lopullinen ehtyminen edellyttää selkeästi asianmukaista mikro-RNA-koostumusta.[138,175-177].

Vuonna 2015 Oxburgh-ryhmä raportoi, että LDN-193189 BMP/SMAD1/5-signaloinnin kemiallinen estäminen johtaa hyperplastiseenmunuaisetenemmän nefroneja kuin vehikkelillä käsitellyissämunuaiset [138]. Huolimatta siitä, että BMP:n esto on tunnistettu synteettisen nefronin kantasolun, joka pystyy lisääntymään progenitorien lisääntymiseen, sitä ei käytetä pitkäaikaisissa nefronin progenitoriviljelmissä tai kantasoluista peräisin olevien erilaistumisprotokollassa.munuainenorganoidit[138,178-180].

mTOR-estäjän Hamartinin (Tsc1) annoksen geneettisen pienentämisen on osoitettu ylläpitävän NP-soluja yhden päivän pidempään kuin kontrollihiirillä ja lisäävän nefronivarastoja 25 prosenttia.[175]. Nefronien progenitorien dramaattisempaa postnataalista ylläpitoa havaittiin hiirillä, jotka yliekspressoivat RNA:ta sitovaa Lin28-proteiinia, joka säätelee useiden geenien ilmentymistä joko sitoutumalla suoraan mRNA:ihin tai estämällä Let7--mikroRNA-perheen prosessoinnin.[177]. Näin ollen itse Let{0}}:n tukahduttaminen sekä pidentää merkittävästi nefronin progenitorin elinikää että parantaamunuaiset toimivatparametrit[176]. Nämä kokeet viittaavat siihen, että mRNA-tasojen ja stabiilisuuden poistaminen, mikä johtaa laajaan lisääntymiseen geeniaktivaatiossa, voi voittaa normaalin nefrogeneesin lopetusohjelman. Huolimatta mikroRNA-säätelyn suuresta potentiaalista, nämä mallit osoittavat joko suoraa tuumorigeneesiä tai ne liittyvät lisääntyneeseen Igf2/H19-lokuksen aktivaatioon, joka on lasten merkittävin onkogeeni.munuainensyöpä, joka tunnetaan nimellä Wilms-kasvain[181,182].

Wilmsin kasvainten syyPitkään aikaan ainoat geenit, joiden tiedettiin olevan mutatoituneita tai sääntelemättömiä Wilmsin kasvaimissa, olivat WT1, IGF2 ja kanoniseen WNT-signalointiin liittyvät geenit (CTNNB1, WTX/AMER1), mutta viimeaikaiset laajamittaiset sekvensointiprojektit ovat laajentaneet huomattavasti kasvainten määrää. Wilmsin tuumorigeneesiin liittyvät geenit. Erinomaisena tuoreena katsauksena Wilmsin kasvainten genetiikasta on saatavilla[183]Tässä keskitymme joihinkin suurempiin teemoihin ja niiden vaikutuksiin Wilmsin kasvainten biologian ymmärtämiseen suhteessamunuainenkehitystä.

Ensimmäinen Wilmsin kasvaingeenien ryhmä ilmentyy ja osallistuu suoraan nefronin esisolujen säätelyyn. Nämä geenit sisältävät transkriptiotekijät WT1, CTNNB1, SIX1, SIX2, EYA1 ja MYCN. Looginen johtopäätös tästä olisi, että normaalin NPC-biologian häiriintyminen on Wilmsin kasvainten perimmäinen syy.

Toinen Wilmsin kasvaingeenien ryhmä ovat miRNA-prosessorigeenejä (miRNAPG:t), jotka vastaavat miRNA:iden biosynteesistä. Tähän ryhmään kuuluvat DROSHA, DICER, DGCR8, XPO5, TARBP2, LIN28 ja DIS3L2. Biologinen perustelu niiden mutaatioille Wilms-kasvaimessa on epäselvä. On kuitenkin silmiinpistävää, että mutaatiot tällaisessa näennäisesti yleisesti tärkeässä biologisessa prosessissa aiheuttavat niin selvän ja kudosspesifisen kehitysongelman. Olisi mielenkiintoista nähdä, aiheuttavatko miRNAPG-mutaatiot Wilmsin kasvaimissa muutoksia spesifisissä miRNA- tai miRNA-perheissä ja niiden kohteissa. Jos näin on, tämä voi viitata näiden miRNA:iden erityisiin rooleihin normaalissamunuainenkehitystä.

Kolmas Wilmsin kasvaingeenien ryhmässä esiintyvä teema liittyy reaktioihin DNA-vaurioihin yleensä tai erityisesti kaksijuosteisen DNA:n (dsDNA) vaurion korjaamiseen, joista esimerkkinä ovat CHEK2, TP53, FANCD1 (BRCA2) ja FANCN (PALB2). ) mutaatiot. DsDNA-vaurioreittien geenien mutaatioiden tiedetään pääasiassa liittyvän rinta- ja munasarjasyöpään. Kuten miRNAPG-mutaatioiden kohdalla, on huomattavaa löytää tästä reitistä useita geenejä, jotka ovat mutatoituneet sellaiseen spesifiseen kehityssairauteen kuin Wilms-kasvaimet, mikä voisi viitata siihen, että varhainen kehittyvämunuainen, ehkä erityisesti NPC:t, on odottamaton herkkyys tämän prosessin häiriintymiselle.

Wilmsin kasvaimissa mutatoituneiden geenien ja niiden solutyyppien tai vaihekohtaisten ilmentymismallien tunnistaminen voi olla informatiivista Wilms-kasvainten biologian ymmärtämisessä, vaan myös tietyissä geeneissä löydetyissä mutaatioissa voi olla tärkeitä vihjeitä. Joissakin tapauksissa nämä genotyyppi-fenotyyppikorrelaatiot muistuttavat tunnettuja hot-spot-mutaatioita muista syöpätyypeistä tai heijastavat tärkeää, tunnettua aminohappojen kontrollia, kuten TP53:ssa löydetyt mutaatiot.[184]. Muissa tapauksissa Wilmsin kasvaimissa havaittujen spesifisten mutaatioiden syyt jäävät epäselväksi. Esimerkiksi kaikki SIX1:ssä ja SIX2:ssa löydetyt mutaatiot ovat Q177R-mutaatioita. Tämä itsessään viittaa jo siihen, että nämä eivät ole yksinkertaisia ​​funktion menettämismutaatioita, koska useimmat SIX1:n toiminnan menettämismutaatiot aiheuttavat haarauottisen oireyhtymän (BOS) tyyppiä 3, jolle on tunnusomaista toisen haarakaaren poikkeavuudet ja korvan epämuodostumat. aiheuttaa kuulon heikkenemistä, mutta ei Wilmsin kasvaimia tai muitamunuaistenpoikkeavuuksia[185]. SIX1 ja SIX2 koodaavat transkription säätelyaineita, ja SIX1-Q177R-mutaation lisäanalyysi viittasi, että se johtaa sen sekvenssispesifisen DNA:n sitoutumisen rentoutumiseen ja muiden kohdegeenien ilmentymiseen, joita villityyppi SIX1 ei aktivoinut.[184]. Samoin CTNNB1:n mutaatioilla on yllättävä suosio spesifiselle seriinitähteen mutaatiolle[184,186]. Seriini 45 on yksi neljästä tähteestä, jotka osallistuvat CTNNB1:n koodaaman proteiinin p-kateniinin stabiiliuden säätelyyn, mutta syy, miksi seriini 45 osuu ensisijaisesti Wilmsin kasvaimeen eivätkä kolme muuta tähdettä, jotka mutatoituvat monissa muissa syöpätyypeissä, on ei tunnettu. Sellaisten syiden selvittäminen tällaisten spesifisten darwinilaisten mutaatioiden valinnoihin Wilmsin kasvaimissa ei ainoastaan ​​auta meitä ymmärtämään Wilms-kasvainten syitä ja ehkä tarjoa johtolankoja uusille terapeuttisille mahdollisuuksille, vaan se tarjoaa myös ainutlaatuisia geneettisiä sisäänpääsykohtia proteiinien molekyylimekanismiin, jotka ovat mukana yleisesti ja sisäänmunuainenkehitystä erityisesti.

Wilmsin kasvainten alkuperäKaikki Wilmsin kasvaimet eivät ole samanarvoisia. Eri histologiset tyypit liittyvät eri geeneihin; joitain mutaatioita voidaan löytää mieluiten yhdessä tiettyjen muiden mutaatioiden kanssa, ja jotkut näistä mutaatioista voivat olla mutaatioiden alullepanijoita, kun taas toiset voivat olla mukana kasvaimen etenemisessä[183]. Wilmsin kasvaimista löydettyjen spesifisten mutaatioiden huolellinen toiminnallinen analyysi kehittyvän kehityksen yhteydessämunuainen,eläin- ja/tai organoidimallien käyttäminen on välttämätöntä Wilmsin kasvainten biologian ja sen vaikutusten ymmärtämiseksi normaaleihinmunuainenkehitystä.

Wilmsin kasvainten genetiikka on kuitenkin vain osa tarinaa. Toinen olennainen näkökohta on sen solutyypin tai kehitysvaiheen tunnistaminen, jossa Wilmsin kasvainmutaatiot esiintyvät ja joihin ne valitaan, koska tämä tarjoaa biologisen kehyksen tumorogeneesille. Monet todisteet viittaavat nefrogeenisen sukulinjan katkeamiseen ensisijaisena virheenä, joka johtaa Wilmsin kasvaimiin. Ensinnäkin nefrogeeniset leesiot, joiden uskotaan olevan Wilms-kasvainten esiastevaurioita, muistuttavat histologisesti solutyyppejä ja rakenteita, joita tavallisesti esiintyy vain kehittyvissämunuaiset [187]. Aiemmat ilmentymisanalyysit ovat tunnistaneet nefrogeenisen linjan varhaiset vaiheet Wilmsin kasvainten alkuperäksi[188]. Laajempi ilmentymisprofilointi viittasi siihen, että erilaiset, kliinisesti erilaiset alatyypit voitaisiin jäljittää nefrogeenisen linjan eri kehitysvaiheisiin.[189]. Vastaavasti, kun mutatoimme Wt1:tä nefronikehityksen eri vaiheissa ehdollisissa knockout-hiirissä, havaitsimme, että tuloksena saadut genominlaajuiset ilmentymismallit muistuttivat erilaisia ​​kliinisiä alatyyppejä, jolloin Wt1:n inaktivointi ennen MET:ää johti WT:tä muistuviin ilmentymismalleihin1- mutanttikasvaimet (mukaan lukien merkkejä kohdunulkoisen kudoksen kehittymisestä), kun taas MET:n jälkeinen inaktivaatio muistutti WT1-villityypin kasvaimia[190]. Kaikki tämä yhdessä monien geenien mutaatioiden tunnistamisen kanssa, jotka ilmentyvät ja ovat välttämättömiä varhaiselle nefrogeeniselle linjalle, antavat erittäin vahvan todisteen siitä, että näiden solujen häiriö on ensisijainen vika, joka käynnistää Wilmsin tuumorigeneesin. Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että jokaisella Wilmsin kasvaimella olisi sama kehitysvaihe. On hyvin mahdollista, että kasvaimilla, jotka johtuvat erilaisista mutaatioluokista, kuten edellä on käsitelty, on erilainen kehitysalkuperä, jopa nefrogeenisen linjan sisällä.

Toinen tapa tarkastella Wilmsin kasvainten alkuperää on sen syövän kantasolujen kautta. Dekel-laboratorio osoitti, että Wilmsin kasvainsyövän kantasolut määritellään NCAM1:n ilmentymisen perusteella yhdessä AldeFluor™-määrityksen aktiivisuuden kanssa (STEMCELL Technologies, Köln, Saksa). Vain 200 kaksoispositiivisen solun injektio karvattomiin hiiriin riitti kasvaimen muodostumiseen ja pystyi toistamaan alkuperäisen kasvaimen täyden monimutkaisuuden[191]. Wilmsin kasvainsyövän kantasolumarkkereiden tunnistaminen on tärkeää terapeuttisesta näkökulmasta, sillä kirjoittajat osoittivat, että siirrettyjen hiirten hoito NCAM1-vasta-aineisiin konjugoiduilla sytotoksisilla lääkkeillä voi tehokkaasti hävittää siirretyt kasvaimet. Myöhemmin osoitettiin, että näiden ksenograftien jatkuva siirtäminen rikastaa alkuperäisen kasvaimen blastomakomponenttia, joka ilmentää tasaisesti SIX2:ta.[192]. Tämä on sopusoinnussa varhaisen nefrogeenisen sukulinjan kanssa ja viittaa siihen, että Wilmsin kasvainsyöpäkantasolu on mutanttiversio normaalista nefronin esisolusta, joka löytyy kehittyvän solun cap-mesenkyymistä.munuainen.

CISTANCHE tablettien lisäravinteetPARANTAA MUUNAISTEN/MUUNAISTEN TOIMINTAA

Tällä hetkellä on olemassa samat varoitukset, jotka koskevat mahdollisia eroja eri Wilmsin kasvainluokkien välillä, kuten aiemmin käsiteltiin. Nämä riippuvat tarkasta aloitusmutaatiosta ja voivat koskea myös Wilmsin kasvainsyöpäkantasolujen alkuperää (tai jopa olemassaoloa), mutta näiden solujen alkuperän parempi ymmärtäminen voi olla tärkeä tekijä Wilmsin kasvainten biologian ymmärtämisessä. Mielenkiintoista on, että mahdollisuutta valmistaa organoideja aikuisten epiteelikudoksista sovellettiin äskettäin myösmunuainen"tubuloidien" synnyttämiseksi, kun taas Wilmsin kasvainkudoksen käyttö saman protokollan kanssa johti "kasvaimiin"[193]. Osoitettiin, että tubuloidit ovat peräisin terveistämunuainenWilms-kasvainpotilaiden kudos oli negatiivinen SIX2-ekspression suhteen, kun taas samojen potilaiden kasvainsoluilla oli korkea SIX2-ekspressio. Olisi mielenkiintoista nähdä, osallistuuko Wilmsin kasvainsyövän kantasolupopulaatio (NCAM plus/Aldefluor plus tai muu) näiden tuumoroidien muodostumiseen ja voidaanko tätä tekniikkaa käyttää in vitro -vaihtoehtona tällaisten solujen tunnistamiseen.

Viime aikoina on kertynyt tietoja sen ajatuksen lisäämiseksi, että Wilmsin kasvainsolujen alkuperä on yksinkertaisesti nefronin progenitorisolu, joka poimi Wilmsin kasvaimen käynnistävän mutaation (mutaatioita). Esimerkiksi Wilmsin kasvainnäytteiden huolellinen analyysi eri alkioiden markkereiden varaltamunuainensolutyypit ehdottivat, että UB-soluja voidaan löytää myös kasvaimista[194]. Saman havaitsivat Young et ai.[195], joka vertasi yhden solun RNA-seq-tietoja erimunuaistensyöpätyypeistä, mukaan lukien Wilmsin kasvaimet, normaalista soluistamunuaisetmukaan lukien alkiotmunuainen.Tämä vahvisti Wilmsin kasvainten kehitysalkuperän, mutta tunnisti myös UB-soluspesifiset geeniekspressiot kasvaimissa. Yhtä kiehtova on havainto, että hiirimalleissa, joissa p-kateniinin onkogeeninen aktivaatio stromaalisessa linjassa vaikuttaa epäsuorasti nefrogeeniseen linjaan, mikä johtaa malliin, joka muistutti enemmän Wilmsin kasvaimia kuin silloin, kun aktivointi tehtiin suoraan nefrogeenisessä linjassa.[196]. Mielenkiintoista on, että samanlainen ilmiö havaitaan maha-suolikanavassa, jossa Lkb1:n mutaatiot johtavat tuumorigeneesiin vain stromaalisesti ekspressoituneena[197].

Näille havainnoille on useita mahdollisia selityksiä. Yksi selitys voisi olla se, että Wilmsin kasvaimet tai ainakin osa niistä ovat peräisin jopa aikaisemmasta kehitysvaiheesta kuin tällä hetkellä uskotaan, kuten metanefrisestä mesenkyymistä, kun osa Wilmsin kasvaingeeneistä, joilla on olennainen NPC-kontrollirooli, on jo ilmentynyt, ja mahdollisesti jopa ennen epiteeli-, nefrogeenisten ja stromaalisten linjojen erottaminen selittämään virtsaputken silmusolujen sisällyttämistä kasvaimeen. Vaihtoehtoisesti Wilms-kasvainten alkuperä ja syy voivat johtua häiriintyneestä kommunikaatiosta suvujen välillä eikä aloittavan mutaation soluautonomisesta vaikutuksesta. Tällaiset skenaariot ja muut, jotka voivat olla yhtä mahdollisia, viittaavat vaikeuksiin yrittää päätellä Wilmsin kasvainten alkuperää lopputuotteesta, lopullisesta kasvaimesta. On muistettava, että Wilmsin kasvaimen käynnistäviä mutaatioita esiintyy nopean kehitysprosessin aikana, ja vaikka jokainen Wilms-kasvain on "kehityshäiriön tapaus"[198], tämä häiriö ei välttämättä johda välittömään estoon. Jos mutanttisoluja ei tukkeudu välittömästi, emme voi yksinkertaisesti olettaa, että ne jatkavat kehittymistä normaalisti.

Eri mutaatioiden huolellinen mallintaminen niiden normaalissa kehityskontekstissa on tarpeen, jotta voidaan täysin ymmärtää, mistä Wilmsin kasvaimet ovat peräisin. Eläinmallit ovat tässä välttämättömiä, vaikka ne ovatkin teknisesti haastavia (kuten artikkelissa käsitellään[7]). Vaihtoehtoisesti ihmisen iPSC:stä johdettumunuainenorganoidit, joilla on Wilmsin kasvaimissa havaittuja poikkeavuuksia, voivat osoittautua hyödyllisiksi, mutta jää nähtäväksi, sallivatko organoidin erilaistumista varten suunnitellut kontrolloidut viljelyolosuhteet Wilms-kasvainmutaatiolla olevan solun tehdä samoja asioita kuin todellisessamunuainen. In vivo- ja in vitro/organoidilähestymistapojen yhdistelmä tarvitaan todennäköisesti Wilmsin kasvainten kehityksen alkuperän ymmärtämiseksi täysin.

JohtopäätöksetKehittyvätmunuainenon edelleen tärkeä malli tutkittaessa monia nisäkkäiden elinten kehityksen näkökohtia, ja useimmat biologiset reitit ja prosessit ovat välttämättömiä elimen oikean kehityksen kannalta. Erityisesti kanta- ja kantasolujen hallinta tarjoaa tärkeän yhteyden peruskehitysbiologian, regeneratiivisen lääketieteen ja sairauksien välillä. Wilmsin kasvainten biologian ja niiden alkuperän ymmärtäminen ei ainoastaan ​​paranna kliinisiä hoitovaihtoehtoja, vaan tarjoaa myös luonnollisen kokeellisen järjestelmän näiden kantasolujen käyttäytymiseenmunuainenkehitystä.