Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/90001
Title: Histological and morphological analysis of developing neuronal precursors derived from human iPS cells
Other Titles: Análise histológica e morfológica de precursores neuronais em desenvolvimento derivados de iPCs humanas
Authors: Santos, Daniela Catarina Gaspar
Orientador: Rais, Célia
Pereira, Cláudia Maria Fragão
Keywords: CÉLULAS ESTAMINAIS; ENXERTO HUMANO; NEURODESENVOLVIMENTO; DETEÇÃO 3D; INTERAÇÕES HOSPEDEIRO-ENXERTO; STEM CELLS; HUMAN GRAFT; NEURODEVELOPMENT; 3D TRACING; HOST -GRAFT INTERACTIONS
Issue Date: 11-Sep-2019
Serial title, monograph or event: Histological and morphological analysis of developing neuronal precursors derived from human iPS cells
Place of publication or event: Instituto Pasteur, Paris
Abstract: Schizophrenia and other human neurodevelopmental disorders are highly heterogenous conditions that encompass significant economic and social burdens. Their neurobiology is still elusive, and their study has been hampered by an inaccessibility to appropriate models. In in vitro studies the impact of the nervous system is difficult to assess, whereas in animal models, some hallmarks of neuropsychiatric conditions cannot be reliably replicated.In this project we worked on a model of neurodevelopment in which Neuronal Progenitor Cells (NPCs) derived from human induced Pluripotent Stem Cells (hiPSCs) were injected into the cortex of immunodeficient mice and were characterized during a six-month period.The grafting technique resulted in the successful migration and integration of the human NPCs in the most anterior brain areas, mainly in the motor and prelimbic cortex. There was no apparent rejection from the host, and the human cells started to develop neuronal processes as soon as 1 month after injection. To assess maturation, human neuronal filaments were traced and an increase in density was visible over time. These filaments were also projecting deeper into the mouse cortex and branching become more frequently.Apart from the development of a complex network of projection, other key events of neurogenesis were reproduced inside the graft, including synaptogenesis and growth of dendritic spines. The expression of a mature marker increased over time, and it was possible to distinguish immature neurons. Nonetheless, a great number of human cells were still expressing a pluripotency marker. These experiments have demonstrated that the human graft is a very heterogenous environment, where some NPCs undergo development and differentiation, but others remain immature, which indicates that the graft had not reached a fully mature state at the end of the six months.Additionally, different populations of glial cells were shown to respond to the human cells’ presence. Astrocytes accumulated in the graft region and there was an increased GFAP infiltration. We could also detect the presence of radial glia in the first timepoint, suggesting that the mouse cells may be assisting the development and migration of the human NPCs. The number of oligodendrocytes was shown to increase, and myelin sheaths could be detected inside the graft after two months. These results confirmed that the host cells are interacting with the developing human neurons and this relationship is dynamic.This study provides guidelines for the analysis of human NPCs developing in the mouse brain. In the long term, human iPSC could be genetically manipulated and the impact of specific variations in development could be assessed.
A esquizofrenia e outras perturbações do neurodesenvolvimento são condições muito heterogéneas que acarretam um grande fardo económico e social. A sua neurobiologia ainda não é totalmente compreendida, e o seu estudo tem sido dificultado devido à falta de modelos apropriados. Em estudos in vitro é difícil avaliar o impacto do sistema nervoso, enquanto que em modelos animais, não é possível reproduzir de forma fidedigna algumas características de doenças neuropsiquiátricas. Neste projeto, trabalhámos num modelo de neurodesenvolvimento no qual Células Neurais Progenitoras (NPCs), derivadas de Células Pluripotentes induzidas humanas (hiPSCs), foram injetadas no córtex de murganhos imunodeficientes e foram caracterizadas durante seis meses.A técnica de enxerto resultou na migração e integração eficiente das NPCs humanas nas áreas mais anteriores do cérebro, principalmente no córtex motor e pré-límbico. Não pareceu existir rejeição por parte do hospedeiro, e as células humanas começaram a desenvolver processos neuronais a partir de um mês após a injeção. Para avaliar a maturação, os filamentos neuronais humanos foram traçados e verificou-se um aumento na sua densidade. Estes filamentos estavam também a projetar mais profundamente no córtex do murganho e a presença de ramificações tornou-se mais frequente.Para além do desenvolvimento de uma rede de projeções complexa, outros eventos marcantes da neurogénese foram reproduzidos no interior do enxerto, incluindo sinaptogénese e formação de espículas dendríticas. A expressão de um marcador neuronal maduro aumentou ao longo do tempo, e era possível distinguir neurónios imaturos. Ainda assim, um grande número de células humanas continuava a expressar um marcador de pluripotência. Estas experiências demonstraram que o enxerto humano é um ambiente altamente heterogéneo, onde algumas NPCs já se encontram em desenvolvimento e diferenciação, mas outras permanecem imaturas, o que indica que ao fim dos seis meses ainda não foi atingido um estado completamente maduro.Para além disso, demonstrou-se que diferentes populações de células gliais estão a responder à presença das células humanas. Houve uma acumulação de astrócitos e infiltração de GFAP na região do enxerto. Também detetámos a presença de glia radial ao fim do primeiro mês, o que sugere que as células do hospedeiro poderão estar a auxiliar o desenvolvimento e migração das NPCs humanas. O número de oligodendrócitos aumentou, e a partir do segundo mês havia bainha de mielina no interior do enxerto. Estes resultados confirmaram que as células do hospedeiro estão a interagir com os neurónios humanos em desenvolvimento e que esta relação é dinâmica.Este estudo sugere um método para a análise de NPCs humanas em desenvolvimento in cérebro de murganho. No futuro, hiPSCs poderão ser manipuladas geneticamente e o impacto que variações específicas têm no desenvolvimento poderá ser estudado.
Description: Dissertação de Mestrado em Investigação Biomédica apresentada à Faculdade de Medicina
URI: http://hdl.handle.net/10316/90001
Rights: embargoedAccess
Appears in Collections:UC - Dissertações de Mestrado

Files in This Item:
File Description SizeFormat Login
DCGSantos-Dissertation_in_Neurobiology.pdf3.46 MBAdobe PDFEmbargo Access    Request a copy
Show full item record

Page view(s)

5
checked on Sep 17, 2020

Download(s)

1
checked on Sep 17, 2020

Google ScholarTM

Check


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons