Embryonálny vývoj obličiek, kmeňové bunky a pôvod Wilmsovho nádoru

Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Abstrakt:Dospelý cicavecobličkyje slabo sa regenerujúci orgán, ktorému chýbajú kmeňové bunky, ktoré by mohli dopĺňať funkčnú homeostázu podobne ako napr. koža alebo hematopoetický systém. Na rozdiel od zreléhooblička,embryonálnyobličkyje hostiteľom aspoň troch typov kmeňových buniek špecifických pre líniu, ktoré vedú k vzniku (a) systému močovodu a zberných kanálikov, (b) nefrónov a (c) mezangiálnych buniek spolu so spojivovým tkanivom strómy. Veľký záujem vzrástol o tieto embryonálne progenitorové bunky, ktoré sa bežne pred narodením u ľudí strácajú, ale zostávajú súčasťou nediferencovaných nefrogénnych zvyškov v pediatrii.obličkovérakovina Wilmsovho nádoru. Tu diskutujeme o súčasnom chápaníobličky-špecifická embryonálna progenitorová regulácia vo vrodenom prostredí vyvíjajúcej sa obličky a typy porúch v ich vyváženej regulácii, ktoré vedú k vzniku Wilmsovho nádoru.

Kľúčové slová:obličky; organogenéza; detská rakovina; kmeňové bunky; diferenciácia; sebaobnova, Renal

ÚvodKmeňové bunky tvoria základ nielen pre normálny vývoj a homeostázu tkanív, ale aj pre tumorigenézu. Oblička dospelých cicavcov väčšinou neobsahuje kmeňové bunky, a preto sa považuje za neregeneračný orgán, najmä ak je regenerácia definovaná schopnosťou vytvárať nové nefróny a znovu získať filtračnú kapacitu.[1]. Na rozdiel od toho embryonálna oblička hostí najmenej tri typy kmeňových buniek špecifických pre líniu (tu označované ako progenitory), ktoré vedú k vzniku močovodu a systému zberných kanálikov, nefrónov a spojivového tkaniva strómy.[2,3]. Tieto progenitorové bunky vyvolali značný záujem o použitie v renálnej medicíne založenej na regenerácii, ale bezpečnosť nediferencovanej bunkovej údržby v postnatálnych obličkách je podstatne menej diskutovanou témou.

Neoddeliteľnou súčasťou hodnotenia bezpečnosti je dôkladné porozumenie regulácii progenitorov v tkanive. Mechanizmy, ktoré riadia udržiavanie a diferenciáciu tkanivovo špecifických progenitorov, sú aberantne reaktivované pri mnohých rakovinách[4]. Toto je obzvlášť zrejmé pri embryonálnych nádoroch, ako je Wilmsov nádor (WT; obrázok 1), meduloblastóm a retinoblastóm.

Nefróny – funkčné filtračné jednotky obličiek cicavcov – a obličkovej strómy sú odvodené z metanefrického mezenchýmu obsahujúceho odlišné skupiny progenitorov pre obe línie[5,6]. Metanefrické tkanivo sa u ľudí bežne stráca pred narodením, ale zostáva súčasťou nediferencovaných nefrogénnych zvyškov u pacientov s Wilmsovým nádorom[7,8]. Pochopenie rozdielov medzi progenitormi v normálnych tkanivách a kmeňovými bunkami spôsobujúcimi rakovinu je potrebné na to, aby sa pripravila pôda pre lepšiu charakterizáciu transformácií, ktoré premieňajú normálne progenitory obličiek na kmeňové bunky Wilmsovho nádoru. To môže v podstate pomôcť pri predpovedaní individualizovanej prognózy ochorenia a chemosenzitivity nádoru, čím sa uľahčí lepšia stratifikácia pacientov a identifikácia pacientov vyžadujúcich agresívne liečebné stratégie.[9]. Táto recenzia poskytuje prehľadobličkyvývoj, po ktorom nasleduje zhrnutie toho, ako zberný kanálik a progenitory nefrónu prispievajú k normálnej morfogenéze obličiek, aby sa lepšie uľahčilo pochopenie ich základných podobností a rozdielov s biológiou Wilmsovho nádoru.

Obrázok 1. Nefroblastomatóza a Wilmsov tumor. (A) Príklad ľudského postnatálneho obdobiaobličkys nefrogénnymi zvyškami (hviezdičkami) nefroblastomatózy, ktoré sú viditeľné ako tesne zbalené tmavšie modré bunky vobličkovékôra. (B) Príklad človekaobličkys klasickou morfológiou Wilmsovho nádoru. Podobá sa zárodkuobličkyvystavením blastémových (B), stromálnych (S) a epitelových buniek (a arrows), ktoré sa však nedokážu organizovať do typických tkanivových štruktúr.

Wilmsov nádor Wilmsove nádory (obrázok 1) sú jedným z najčastejších solídnych nádorov u detí s incidenciou 1:10,000, zvyčajne sa objavujú pred dosiahnutím veku piatich rokov. Hoci existujú dobré možnosti liečby pre niektoré typy histologických nádorov a ich miera prežitia je dobrá, iné typy, ako napríklad anaplastické Wilmsove nádory, majú stále 5-prežitie iba 50 percent. Preto zostáva jasná klinická potreba zlepšenia terapeutických možností Wilmsovho nádoru; na dosiahnutie tohto cieľa je nevyhnutné lepšie základné pochopenie týchto nádorov.Ako je podrobne preskúmané inde[7]Wilmsove nádory už dlho zaujímajú lekárov, patológov a genetikov rakoviny. Nádory sú priamym dôsledkom problémov počas embryonálneho vývojaoblička,a bol to jeden z typov rakoviny, na základe ktorého Alfred Knudson vyvinul svoj model s dvoma zásahmi pre gény na potlačenie nádorov[10]

antokyanínový doplnokVôľaZLEPŠIŤ OCHORENIE OBLIČIEK/OBLičiek

Embryonálna oblička Obličkymorfogenéza je klasickým príkladom vyvážených recipročných tkanivových interakcií[11-13]. Veľa z nášho základného chápania toho, akoobličkyvychádza z klasických experimentov s rekombináciou/indukciou tkaniva v rôznych modelových organizmoch, ktoré sú doplnené štúdiami in vivo génovej inaktivácie na myšiach[14,15]. Tieto experimenty ukázali, že cicavecobličkypochádza z intermediárneho mezodermu, ktorý dáva vznik trom časovo odlišným obličkám nazývaným pro-, mezo- a metanefros[15—17]. Organogenéza metanefros, definitívneoblička,využíva morfogenézu vetvenia epitelového ureterického pupenu (UB) na rast a modelovanie budúceho orgánu, zatiaľ čo diferenciácia nefrónov nastáva v nascentnom metanefrickom mezenchýme, ktorý obklopuje každý hrot UB (obrázok 2). Každá novovytvorená UB je zodpovedná za udržanie väčšiny populácie metanefrického mezenchýmu neporušenú a zároveň indukuje jej subpopuláciu, aby podstúpila postupnú transformáciu mezenchýmu na epitel v podpazuší epitelu T-bud za vzniku funkčného nefrónu.[18]. Riadené opakovanie tohto cyklu vysoko regulovaným spôsobom zabezpečuje zachovanie všetkých relevantných typov buniek až do dokončeniaobličkyorganogenéza.Renálnastróma je súčasťou mezenchymálnej populácie, ktorá uzatvára mezenchým tvoriaci nefróny a je rozhodujúca nielen pre tvorbu mezangiálnych buniek a interstícia, ale aktívne sa podieľa aj na regulácii morfogenézy vetvenia a správnej diferenciácie nefrónov a vaskulatúry[19—24]. Zatiaľ čo inervácia a tvorba cievnej siete sú základnými znakmi funkčnýchobličkyvývoj a nedávne štúdie naznačujú prítomnosť nf endotelových prekurzorov v eanbryoneoblička,o týchto témach sa tu nehovorí (pre Sesights pozri[25-33]).

Obrázok 2. Ilustráciaobličkyrodové línie a ich pôvod. Ľavý obrázok ukazuje schematickú prezentáciu zárodkuobličkys rozvetveným ureterickým pupeňom (UB, modrý), ktorý je odvodený z epitelovej konverzie intermediárneho mezodermu nazývaného Wolffov kanál. Ako je znázornené v strednej schéme, ureterický pupen je rozdelený na oblasti trupu a špičky, kde špičky predstavujú nediferencované bunky a kmene sú obsadené bunkami zaviazanými k diferenciácii. Po dozrievaní epitelu sa spojovacie duktálne bunky diferencujú na špecializované interkalované a hlavné typy buniek. Metanefrický mezenchým (MM, zelená), ktorý obklopuje epitelový UB, línie sú zobrazené vpravo. Metanefrický mezenchým sa skladá z mezenchýmu čiapočkového kondenzátu, ktorý obsahuje progenitory nefrónov a stromálne bunky. Progenitory nefrónu v kondenzáte uzáveru prechádzajú mezenchýmovým prechodom na epitel, aby sa iniciovala diferenciácia všetkých segmentov nefrónu (glomerulus a segmentované tubuly) v podpazuší UB. Stromálne bunky MM sa diferencujú naobličkovérodové línie.

Intermediálny mezoderm sa diferencuje na epiteliálny nefrický (Wolffov) kanálik, ktorý následne rastie smerom k zadnému koncu embrya a súčasne špecifikuje metanefrický mezenchým v zadnej časti embrya[34]. Po napojení na kloaku (budúci urogenitálny sínus), ku ktorému dochádza na 10.5. deň embrya (E10.5) u myší, indukcia definitívnehoobličkyprebieha, keď epiteliálny nefrický kanál tvorí jeden pupenec, ktorý prerastá do susedného metanefrického mezenchýmu, aby vytvoril ureterický pupen (UB)[35,36]. Obličkyvývoj u ľudí začína okolo 28. až 30. gestačného dňa. Za posledných pár rokov sa urobili veľké skoky v porozumení podrobného vývojového načasovania človeka.obličkydiferenciácia a jej molekulárne a morfologické mechanizmy[37—39]. Tieto štúdie podporujú predchádzajúci názor založený na predchádzajúcich štúdiách, že napriek určitým rozdielom,obličkovédiferenciácia u myší a ľudí je dobre zachovaná.

Všeobecne sa uznáva, že poobličkyindukcia, pučanie a prvá udalosť vetvenia UB sú bunkovo ​​a molekulárne odlišné od následných udalostí vetvenia, ktoré sú úzko prepojené s nefrogenézou[40,41]. Napríklad nefrický kanálik vydávajúci počiatočný UB a samotný UB sa skladá z pseudostratifikovaného epitelu a transkripčný profil skorého metanefrického mezenchýmu sa líši od profilu čiapky mezenchýmu reprezentujúceho populáciu progenitorov nefrónov.(https://www.gudmap.org/chaise/record/#2/RNASeq:Replicate/RID=16-2PQ2(prístup 27. januára 2021))[42-46]. Po počiatočnej tvorbe UB nasleduje predĺženie, následné zväčšenie hrotu UB na ampulku a nakoniec rozdvojenie ampulky na vetvy v tvare T[41]. Akosi, aj keď väčšinou neznámymi mechanizmami, formovanie prvého T-púčika vytvára molekulárny mechanizmus, ktorý je schopný udržať nefrogénny program v vznikajúcom metanefrickom mezenchýme približne do 30. až 32. týždňa tehotenstva u ľudí a skorých postnatálnych dní u myší, pričom oba sú za ukončením samotnej morfogenézy vetvenia[47-50].

Kľúčové transkripčné faktory potrebné preobličkyindukcia zahŕňa Eya1, Hox11 paralógy A a D, Pax2, Sall1, Six1 a Wt1[45,51-55]a ich úlohy boli podrobne preskúmané inde[56,57]. Je tiež dobre známe, že súčasná aktivácia signalizácie receptorovej tyrozínkinázy, najmä po prúde od neurotrofického faktora odvodeného od gliálnej bunkovej línie (GDNF), preskupeného počas transfekcie (RET) a receptora fibroblastového rastového faktora (FGF), spolu s inhibičným na tvorbu UB a indukciu metanefrického mezenchýmu sú potrebné činnosti signalizácie kostného morfogenetického proteínu[43,58-60]. Menej je známe o podrobných regulačných vzťahoch medzi signálnymi dráhami a transkripčnými faktormi, ale z vyššie uvedených transkripčných faktorov sú Eya1, paralógy Hox11, Pax2 a Six1 potrebné na expresiu Gdnf, a teda na aktiváciu signalizácie RET, ktorá zase sprostredkováva svoje účinky prostredníctvom transkripčných faktorov Etv4 a -5[43,61-63]. Je potrebné podstatne viac práce na zmapovanie presných regulačných úloh signálnych dráh, transkripčných cieľov a fosfoproteomickej kontroly bunkových udalostí v ranom štádiu.obličkyindukcia.Orchestuje morfogenéza ureterických púčikov EmbryonálneObličkyRast a tvorba nefrónovPo prvej bifurkácii UB a vytvorení metanefrického mezenchýmu pokračuje vetvenie počas 12 úspešných cyklov, aby sa dokončilo 85 percent udalostí vetvenia podľa E16.5, po ktorých nastáva fáza predlžovania kmeňa UB a dokončenie posledných generácií vetví pred narodením.[49,50,64]. Bunkovo ​​sa vetvenie UB deje prostredníctvom proliferácie v špičkách aj v kmeňoch, s tým rozdielom, že bunkové cykly sú výrazne rýchlejšie v špičkách ako v kmeňoch.[63,65]. Bunkové delenie v UB využíva jedinečný proces luminálnej mitózy, kde sa epitelové bunky čiastočne delaminujú od epiteliálnej vrstvy, aby sa delili v luminálnom mieste, po čom nasleduje opätovné vloženie materských a dcérskych buniek späť do epitelu niekoľko buniek od seba.[66]. Takýto proces si vyžaduje rozsiahle bunkové pohyby,ktoré sú umožnené prostredníctvom dynamickej a konštantnej remodelácie adhézií a aktínového cytoskeletu potrebného na progresiu normálneho vetvenia[42,63,67—69]. Okrem proliferácie dochádza k predlžovaniu a stenčovaniu kmeňa UB prostredníctvom orientovaného delenia buniek a bunkových preskupení známych ako konvergentné predlžovanie.[70,71], ktoré tiež pravdepodobne naďalej prispievajú kobličkyrast po narodení.Kombinácia matematického modelovania a vysoko presného zobrazovania generovala nové informácie, ktoré spochybňujú tradičný pohľad na vzor vetvenia UB, ktorý je stereotypným opakovaním dichotomických bifurkácií s príležitostnou trifurkáciou špičky a veľmi zriedkavými udalosťami laterálneho vetvenia pozorovanými hlavne v kultivovanýchobličky [50,72]. Nedávno bol navrhnutý dvojfázový, časovo závislý model vetvenia na základe zistení, že rýchle a reprodukovateľné vetvenie v ranomobličkyvývoj (až do E15,5 u myší) je nasledovaný nestereotypnejšími udalosťami vetvenia bližšie k pôrodu, keď je tiež výrazne zvýšená miera nových formácií špičiek[64]. Navrhuje sa, aby to postupne generovalo variabilitu v 3D štruktúre UB. Existuje podpora asymetrie pri vetvení UB[73], ale signály, ktoré prispievajú k spomaleniu a prípadnému zastaveniu morfogenézy UB, zostávajú nepolapiteľné.

Renálne progenitorové populácieZárodočnéoblička,na rozdiel od svojej zrelej formy obsahuje progenitorové bunky, ktoré dokážu zostaviť celý zberný kanál, spojivové tkanivo strómy a celý nefrón s jeho funkčnými segmentmi (obrázok2) [43,74,75]. Metanefrický mezenchým susediaci so špičkou priekopy, nazývaný „mezenchým čiapky“, je zdrojom nefrónu (progenitorov a bunkovej populácie, ktorá sa samoobnovuje počas každého kola bifurkácie špičky UB a udržiava sa až do neskorej gestácie v ľudských a skorých postnatálnych štádiách v r. myši, po ktorých sa tento zdroj nových nefrónov nenávratne stráca[13,47,50]. Progenitory nefrónov, ktoré obklopujú každý hrot UB, sú najlepšie charakterizovanéobličkovéprogenitorovej populácie a sú diskutované samostatne v pridelenej časti. UB tip je hostiteľom ďalšej embryonálnej progenitorovej populácie, ktorá je schopná osídliť erttire zberný systém zrelýchobličkyale je tiež už natrvalo stratená in utero. Samoobnovujúce sa stromálne progenitory obklopujú populáciu progenitorov nefrónov a diferencujú sa na esangiálne bunky a rrenálne ssttrroaall Hneages (obrázok 3) [75].

Obrázok 3. Ilustrácia embryonálnehoobličky/s populácie kmeňových buniek. (A) Schematické znázornenie rôznychobličkykmeňové bunky v ich vrodených výklenkoch, ktoré sú prítomné počas cicavcaobličkovéorganogenéza. Rozdvojený ureterický pupen (UB, svetlomodrý) má dva hroty, ktoré sú hostiteľom progenitorov zberných kanálikov (CDP, tmavomodré obdĺžniky). Bezprostredne k epiteliálnemu ureterickému pupenu sú progenitory nefrónov (NR tmavočervené krúžky), ktoré sa nachádzajú v mezenchýme uzáveru (CM) metanefrického mezenchýmu (MM, zelená). Stonka progenitorov nefrónov závisí od ich lokalizácie vo vzťahu k hrotom ureterických pupenov. Progenitory nefrónov, ktoré sa nachádzajú v podpazuší ureterického pupenu, predstavujú progenitory nefrónov s väčším dôrazom na diferenciáciu (CNP, červené krúžky), ktoré môžu prehadzovať dopredu a dozadu progenitorov nefrónov v kompartmente mezenchýmu čiapky (NP, tmavo červené krúžky). Plne zapojené progenitory nefrónov končia v peritubulárnych agregátoch (PA, fialové guľôčky), ktoré sú prvými prekurzorovými formami diferencujúcich sa nefrónov. Najkortikálnejšie metanefrické mezenchymálne (MM, zelené) bunky sú stromálne (S) bunky, ktoré tiež obsahujú stromálne progenitory (SP, žltohnedé obdĺžniky) obklopujúce vonkajšiu vrstvu progenitorov nefrónov. (B) Embryonálneobličkyv deň 14.5

vývoj myši zafarbený NCAM (červená), ktorý označuje všetky progenitorové bunky nefrónu a stromálne progenitorové bunky metanefrického mezenchýmu. Farbenie CALBINDIN (zelené) zobrazuje epitel ureterických pupenov. Šípky ukazujú na približnú hranicu medzi nefrónom a stromálnym progenitorom, hviezdičky označujú hroty ureterických púčikov (zelené), kde sa nachádzajú progenitory zberných kanálikov, a PA ohraničuje pretubulárny agregát. (C) Embryonálneobličkyna 14.5. deň vývoja myši zafarbený SIX2 (ružový), ktorý špecificky zobrazuje iba progenitory nefrónov a kalbindín (zelený) označuje epitel ureterických pupenov. Šípky ukazujú na najkortikálnejšie progenitory nefrónov, ktoré sú v priamom kontakte s okolitými stromálnymi progenitormi vizualizovanými nukleárnym Hoechstovým farbením (modrá). Hviezdičky označujú hroty ureterických púčikov (zelené), kde sa nachádzajú progenitory zberných kanálikov, kosoštvorec ukazuje na viazané progenitory nefrónov, PA ohraničuje pretubulárny agregát a RV jeobličkovévezikula.

Zbieranie predchodcov kanálovUž dlho je známe, že GDNF exprimovaný progenitormi nefrónov v metanefrickom mezenchýme je potrebný a dostatočný na vyrastanie UB z nefrického kanálika.[13,76-80]. Nedávno sa ukázalo, že signalizácia RET aktivovaná GDNF koordinuje bunkové udalosti súvisiace so zhromažďovaním správania progenitorov kanálikov[43]. Identifikácia Etv4 a Etv5 ako transkripčných faktorov, ktoré sprostredkovávajú signálne účinky GDNF/RET na cieľové bunky v UB hrotoch, spolu s experimentmi s genetickým značením preukázali, že k značnému počtu bunkových pohybov neustále dochádza nielen v rámci UB hrotov, ale aj z UB hrotov. špičky do oblastí trupu[41,42,61-63,81]. Z experimentov s chimérou je jasné, že epitelové bunky odvodené od divokého typu sú schopné osídľovať UB hroty a kmene, zatiaľ čo bunky s deficitom RET signalizácie sa nedokázali usadiť v hrotoch. Signalizácia GDNF/RET teda ovplyvňuje bunkové pohyby a polohu jednotlivej bunky v danej UB, čo naznačuje nielen to, že spôsob, akým sa bunky pohybujú v epiteli, ovplyvňuje morfogenézu vetvenia UB, ale aj to, že lokalizácia bunky v UB výrazne ovplyvňuje jej potenciu. .

Signalizácia GDNF/RET reguluje zberné kanály prostredníctvom aktivity MAPK/ERK

Ďalší pohľad na funkciu GNDF v regulácii osudu buniek UB pochádza zo štúdií využívajúcich myšací model Gdnf, ktorému chýba 3' nepreložená oblasť génu (3'-UTR)[82]. Vloženie silného polyA signálu bovinného rastového hormónu za stop-kodón v endogénnom lokuse Gdnf ruší normálnu funkciu 3'UTR a vedie k nadmernej produkcii endogénneho GDNF na úrovni mRNA a proteínu (Gdnf-hypermorfná alela). Zvýšená expresia je pravdepodobne spôsobená nedostatkom väzbových miest pre mikroRNA a iné proteíny viažuce RNA, ktoré sú normálne prítomné v takýchto regulačných oblastiach[82,83]. Zvýšená, ale priestorovo neporušená expresia GDNF u mutantných myší vedie k výrazne rozšíreným UB hrotom s krátkymi kmeňmi, ktoré viedli ku vzniku krátkych a rozšírených močovodov s nesprávne umiestnenými spojeniami s močovým mechúrom.[84]. Analýza mutantovobličkyukázali, že tvorba zväčšenej primárnej UB sa aspoň čiastočne pripisuje prechodne zvýšenej mitóze v kaudálnom nefrickom kanáliku v E10.5, čo je štádium, keď začína primárna tvorba UB. Potom sa mitotický index epiteliálnych buniek UB hrotu rýchlo normalizuje súčasne s nárastom apoptózy v lúmene UB. To môže naznačovať, žeobličkymá vlastný mechanizmus, ktorý sa snaží rehabilitovať normálnu morfológiu za patologických podmienok. Experimenty so sledovaním buniek odhalili prekážku emigrácie v epiteliálnych bunkách špičky, ktoré uviazli v špičkách a nedokázali naplniť a predĺžiť kmene UB. To demonštruje, že GDNF podporuje expanziu progenitorov zberných kanálikov, pretože UB hroty zostávajú zväčšené v dôsledku emigračného defektu počas morfogenézy obličiek.

CISTANCHE prášky ZLEPŠÍ BOLESŤ OBLIČIEK/OBLIVÍN

Naše vlastné výsledky ukazujú, že GDNF ovplyvňuje zber progenitorových buniek kanálikov prostredníctvom aktivácie mitogénom aktivovanej proteínkinázy (MAPK)/kinázy regulovanej extracelulárnym signálom (ERK)[84]. Toto podporujú staršie modely mutantov RET, kde bola aktivácia MAPK/ERK blokovaná[85,86]. Iba inhibícia MAPK/ERK, nie inhibícia PI3K/AKT alebo SRC, zachraňuje morfológiu hrotu UB a dĺžku kmeňa vobličkys endogénne zvýšeným GDNF. Živé zobrazovanie vývojaobličkyexpresia biosenzora na báze fluorescenčného rezonančného prenosu energie (FRET) pre ERK preukázala dynamický aktivačný vzor s významnou heterogenitou nielen medzi tkanivami (UB hroty vs. čiapočkový mezenchým), ale aj medzi zdanlivo homogénnymi bunkovými populáciami[87]. Heterogenita aktivácie MAPK/ERK je pozoruhodne zrejmá v hrotoch UB, kde je vysoká a nízka aktivácia MAPK/ERK zdanlivo náhodne rozptýlená medzi epitelom, čo naznačuje úlohu triedenia buniek. UB-špecifická genetická inaktivácia MAPK/ERK (Hoxb7Cre;Mek1fl/fl;Mek2-/-) vykazuje úplne opačný fenotyp ako rozšírené UB hroty v Gdnf-hypermorfnýchobličky, pretože hroty s deficitom MAPK/ERK zostávajú tenké a nedokážu expandovať do štruktúr ampuliek[88]. To demonštrovalo základnú požiadavku aktivácie MAPK/ERK pre tvorbu nových vetiev v UB špičkách, ktoré sa predlžujú, ale veľmi zriedka menia smer rastu, čo vedie k príliš zjednodušenému UB stromu aobličkovéhypodysplázia. Molekulárne sa aktivita MAPK/ERK javí ako dôležitá nielen pre progresiu fázy bunkového cyklu G-to-S, ale aj pre normálne bunkové adhézie sprostredkované PAXILLIN-om a E-CADHERÍnom. Vzhľadom na dôležitosť MAPK/ERK a E-CADHERINU v embryonálnych kmeňových bunkách[89-92], budúce experimenty zaoberajúce sa ich regulačnými vzťahmi v kontexteobličkyvývoj môže poskytnúť zaujímavé poznatky o regulácii progenitorov zberných kanálikov.

Na základe pozorovania, že vetvenie UB sa vo väčšine prípadov uskutočňuje iba v hrotoch a vždy vedie k vzniku nových hrotov s podobným potenciálom ako rozvetvenie, tu opísané štúdie najprv stanovili hypotézu, že hroty UB sa líšia od kmeňov. Vypracovaná analýza zobrazovacích štúdií potom potvrdila, že hroty UB sú miestami, kde sa nachádza progenitorová populácia na odber kanálikov a močovodu. Ďalšie genetické štúdie odhalili, že na modelovanie distribúcie hlavných buniek FOXI1 plus a interkalovaných buniek AQP2 plus v zrelom zbernom kanáli je potrebná signalizácia Notch, zatiaľ čo niekoľko ďalších génov vrátane aspoň metyltransferázy Dotll a transkripčných faktorov p63 a Tfcp2L1 prispieva k vyváženej diferenciácii každý typ bunky[93-100](Podrobnejší prehľad nájdete napr.[101,102]). Zostáva študovať, či zhromažďovanie údržby a straty progenitorov kanálov pred narodením má nejakú súvislosť s predtým uvádzanou dvojfázovou a časovo závislou topológiou vetvenia UB[64].

Stromálne progenitorové bunkyTheobličkovéstróma pozostáva z interstícia, mezangia a pericytov odvodených z FOXD1-pozitívnej samoobnovujúcej sa progenitorovej populácie[103,104]. Stromálne progenitory sa tiež diferencujú na nástenné bunkyobličkyartérie a arterioly, ako aj mezangiálne bunky glomerulu, čím významne prispievajú k funkciám nefrónov. Okrem základnej transkripčnej regulácie poskytovanej aspoň FoxD1, FoxG1, Gata3 a Pax2 sú stromálne progenitory závislé od signalizácie Notch[6,19,105-107]. Najmä sa zdá, že Pax2 tvorí hranicu medzi nefrónovými a stromálnymi progenitormi na kritické potlačenie stromálnej identity, zatiaľ čo signalizácia GATA2 a RBP-J/Notch, nezávislá od seba, sú potrebné pre správnuobličkovérozvoj vaskulatúry. Novšia jednobunková transkriptomická analýza línie FOXD1 z myších embryí E18.5 ukázala, že v tomto štádiu môže byť línia rozdelená do 17 samostatných zhlukov buniek, čo naznačuje pozoruhodnú bunkovú heterogenitu s rôznymi transkripčnými programami, ktoré riadia génovú expresiu v týchto zhlukoch.[108]. Opätovná analýza predtým vytvorených ľudských embryíobličkyjednobunkové údaje potvrdili, že nejde o jav špecifický pre myši, pretože aj v údajoch o ľuďoch, ktoré nie sú špecificky vybrané pre stromálnu líniu, bolo možné identifikovať 13 rôznych stromálnych zhlukov.

Mnoho úloh stromálnej línie sa nachádza v komunikácii s inými líniami. Včasné údaje identifikovali signál sprostredkovaný kyselinou retinovou zo strómy do RET v ureterickom pupene, ktorý riadi vetvenie ureterického pupene[22]. Fenotyp vetvenia spojený s downreguláciou Aldh1a2 (základná zložka dráhy syntézy kyseliny retinovej) a Ret bol tiež pozorovaný v stromálnom progenitorovom knockoute Wt1, hoci narušené vetvenie bolo pozorované iba v neskoršom štádiu embryonálnehoobličky [23], čo naznačuje, že to nie je nevyhnutne úloha stromálnych progenitorov, ale viac neskorších typov buniek v stromálnej línii. Na druhej strane ablácia Foxd1- pozitívnych stromálnych progenitorov vedie k zablokovaniu diferenciácie progenitorov nefrónu a namiesto toho vedie k rozšírenému mezenchýmu viečka prostredníctvom straty FAT4-YAP/TAZ sprostredkovaného signál, ktorý jemne dolaďuje odpoveď Wnt9b v progenitoroch nefrónov[109]. Iné údaje naznačujú, že FAT4 by mohol signalizovať skôr cez DCHS1 ako cez YAP/TAZ, pretože podmienený knockout Dchs1 v progenitoroch nefrónu viedol k porovnateľnému zväčšeniu mezenchýmu čiapky, ale je zaujímavé aj k zníženiu rozvetvenia ureterického pupene[110,111]. Tieto vetviace fenotypy sú sprostredkované priamou interakciou FAT4 a DCHS1 s RET, pričom strata Fat4 vedie k nadmerne aktívnej kaskáde RET-GFRA1-GDNF[21]. Nakoniec Foxd{0}}Cre sprostredkovaná strata Sall1 v stromálnom kompartmente vedie k mezenchýmu rozšírenej čiapky, potenciálne prostredníctvom priamej kontroly expresie Fat4 pomocou SALL1[112]; v tomto prípade sa neštudovali účinky na ureterický pupen.

Je jasné, že bunky stromálnej línie majú priame účinky na epitelové (ureterický pupen) a nefrogénne línie, čím umožňujú koordinovaný vývoj rôznych línií na vytvorenie funkčnéhoobličky. Či sú tieto funkcie vykonávané samotnými stromálnymi progenitormi alebo neskoršími bunkovými typmi v tejto línii, je potrebné určiť, ale podrobná analýza heterogenity tejto línie diskutovaná vyššie by mohla umožniť identifikáciu nových markerových génov, ktoré možno použiť ako ovládače Cre. podrobnejšie študovať tieto fenotypy.

Progenitory nefrónovPo vytvorení metanefrického mezenchýmu najprv funguje na vytvorenie špecifického prostredia pre primárny UB, aby sa vytvoril presne v správnej polohe.[113-119]. Metanefrický mezenchým potom podporuje iniciáciu UB vetviacej morfogenézy, ktorá je potrebná na jej vlastné prežitie a organizáciu do nefrogénnej niky poskytujúcej bunky na nefrogenézu až do ukončenia nefrogénneho programu.[5,48,120]. Nefrogénna nika (obrázok 1) je súdržná štruktúra troch až piatich bunkových vrstiev, kde prvá bunková vrstva úzko interaguje s UB epitelom a zvyšok populácie je obklopený ďalšími progenitormi a stromálnymi bunkami. Živé zobrazenie výklenku poskytuje dôkaz, že progenitory nefrónov sú vysoko pohyblivé a aktívne interagujú so všetkými ostatnými progenitormi a môžu dokonca preskakovať z jedného výklenku do druhého.[37,121,122].

V dôsledku opakovaného vetvenia UB čelí nefrogénna nika nepretržitej morfologickej výzve. Po prvé, nediferencovaná populácia progenitorov nefrónu, ktorá je spočiatku jednotným výklenkom obklopujúcim hrot UB, sa musí po bifurkácii hrotu rozdeliť na dve odlišné populácie. Potom musia progenitorové bunky zostať v kontakte s neustále sa predlžujúcimi, novo vytvorenými hrotmi. Spojenie vytvorené podskupinou progenitorov nefrónu najviac susediacich s UB s bunkami hrotu UB je životne dôležité pre integritu celého výklenku. Molekulárne je sprostredkovaný aspoň integrínom a8 (ITGa8), ktorý je pri kontakte upregulovaný a silne sa lokalizuje na proximálnych membránach dotýkajúcich sa hrotového epitelu, kde interaguje s ligandom NPNT (nefronektín) prítomným v UB.[123,124]. Progenitory nefrónov exprimujú množstvo ďalších adhéznych proteínov, napr. NCAM1, CDH2, -11 a CTNND1, ktoré pravdepodobne prispievajú ku kohézii nika[69,125,126].

Druhou výzvou je aktívna segregácia buniek v rámci nefrogénneho výklenku, ku ktorej dochádza len u určitých buniek vystavených diferenciačným signálom v prostredí, ktoré je plné prekrývajúcich sa podnetov, ktoré súčasne podporujú oboje.sebaobnovya diferenciácie. Po tretie, celkový počet výklenkov a ich kombinované objemy sa ku koncu organogenézy zvyšujú, ale množstvo progenitorových buniek nefrónu v každom jednotlivom výklenku súčasne klesá. Aj keď sa toto všetko deje, každý výklenok musí udržiavať dostatok progenitorov prostredníctvom dostatočnej proliferácie, hoci dĺžka bunkového cyklu sa časom zvyšuje.[48,50,127].

Jednotlivé progenitory vykazujú stĺpcovité zarovnanie a predĺžený tvar buniek s Golgiho aparátom umiestneným v distálnej polovici bunky, ale po oddelení od hrotu progenitory nadobudnú okrúhlejší tvar, ktorý pravdepodobne odráža dynamické zmeny v ich bunkových adhéziách.[122,126,128]. Ku koncu ich existencie sa lokalizácia progenitorov nefrónu obmedzuje na polohy viac laterálne od špičky[48], čo naznačuje zníženie regulačného účinku UB na organizáciu špecializovanú na špecializovanú organizáciu. Okrem toho sú u starých a mladých progenitorov nefrónov zaznamenané jasné známky progresívneho starnutia vrátane rozdielov v ribozomálnej biogenéze, dĺžke bunkového cyklu a zložení extracelulárnej matrice[127].

Doplnky CISTANCHEZLEPŠÍ FUNKCIU OBLIČIEK/OBLIVÍN

Molekulové determinanty progenitorov nefrónovPodobne ako zberné progenitory kanálikov, aj progenitory nefrónov predstavujú heterogénnu populáciu. Progenitory vykazujú rozdiely najmä v dĺžke ich bunkového cyklu a profiloch expresie, napr. homeoboxu 2 (SIX2) súvisiaceho so sínusovým oculisom a Cbp/p300-interagujúceho transaktivátora 1 (CITED1), ktoré súvisia so stavom diferenciácie akéhokoľvek daného progenitor[5,129,130]. Presné mechanizmy, ktorými sa vytvárajú priestorovo odlišné progenitorové podskupiny, si vyžadujú ďalšie skúmanie, ale zdá sa, že progenitory nefrónov nie sú klonálne expandované, pretože každá dcérska bunka je po delení buniek skôr stochasticky rozptýlená.[50,122,131]. Najviac nediferencované NP exprimujú vysoké hladiny SIX2 a CITED1 a pomaly sa obnovujú prostredníctvom predĺženého bunkového cyklu. Odovzdaní progenitori už neexprimujú CITED1 a majú nižší SIX2, cyklujú rýchlejšie a sú náchylní na indukciu nefrónov[50,132]. Zatiaľ čo Six2 je potrebný na udržanie nediferencovaných progenitorov nefrónov, Cited1, dokonca aj v neprítomnosti svojho blízkeho člena rodiny Cited2, sa javí ako nepodstatný pre správanie progenitorov.[5,133,134].

Nedávne správy naznačujú určitú flexibilitu v záväzku progenitorov nefrónov, pretože tie progenitory exprimujúce Wnt4, a teda molekulárne indukované pre dráhu diferenciácie, môžu stále uniknúť zo štruktúr prekurzorov nefrónov, aby sa znova pripojili k nediferencovanej nike.[135]. Tieto úniky sa správajú odlišne od väčšiny indukovaných progenitorov, pretože znižujú expresiu Wnt4 a znovu získavajú profil progenitorov, ktorý je schopný podporovať ich dlhodobúsebaobnovykapacita[135,136]. To spolu s vysokou celkovou pohyblivosťou podporuje pohľad na komplexné molekulárne siete v regulácii progenitorov nefrónov, kde signalizačné hladiny môžu hrať väčšiu úlohu, ako sa predtým uznávalo. V skutočnosti sa tiež predpokladá, že zmeny v úrovniach signalizácie prispievajú k zastaveniu nefrogenézy, počas ktorej progenitory nefrónov opúšťajú nediferencovanú niku zrýchlenou rýchlosťou bez toho, aby vykazovali dramatický pokles proliferácie alebo zvýšenie apoptózy.[13,47-50,127,137-139]. Tieto údaje naznačujú, že zásoba progenitorov sa vyčerpá v dôsledku zvýšenej diferenciácie, ktorá vyčerpáva medzeru progenitorov nefrónu do štvrtého dňa po narodení u myší a počas posledných gestačných týždňov u ľudí.

Údržba progenitorov nefrónu závisí od aktivít klasickej signálnej dráhyZa posledných približne dvadsať rokov sa transkripčná regulácia udržiavania progenitorov nefrónov a indukčné podnety spúšťajúce diferenciáciu progenitorov nefrónov smerom k osudu nefrónov boli stredobodom intenzívneho výskumu.[34,56,140-142]. Väčšina signálnych dráh, ktoré sú aktívne počas embryogenézy, sa tiež podieľa na regulácii progenitorov nefrónov[3,18,58,143]. Odlišné úlohy intracelulárnych kaskád aktivovaných v smere interakcií ligand-receptor sa ešte len objavia[4,144]. V záujme tohto prehľadu sa zameriame na úlohy WNT/p-katenínu, IGF2/FGF, mikroRNA a signalizácie indukovanej mTOR pri udržiavaní a vyčerpaní progenitorov nefrónov.

Cesta WntKlasické indukčné experimenty a použitie chemických agonistov/antagonistov preukázali, že prechodná aktivácia WNT/p-katenínu funguje tak, že indukuje progenitory nefrónov so sídlom v mezenchýme, aby podstúpili transformáciu mezenchýmu na epitel a následne sa diferencovali na epitel nefrónu.[145-148]. Tento názor podporujú skoré štúdie génovej inaktivácie, ktoré stanovili požiadavku Wnt4 a Wnt9b na diferenciáciu nefrónov a navrhli určitú funkčnú redundanciu s aktiváciou NOTCH[149-151]. Aktivácia p-katenínu (CTNNB1) prostredníctvom jeho nútenej stabilizácie v SIX2-pozitívnych progenitoroch nefrónov indukuje diferenciáciu nefrónov, ale ukázalo sa, že tiež udržiava nediferencovaný súbor progenitorov nefrónov prostredníctvom priamej regulačnej interakcie so SIX2 a spolupráce s MYC[136,148,152,153]. Zdá sa, že úroveň aktivácie signálu je kľúčovým determinantom bunkového výsledku dráhy p-katenín/WNT.

Zdá sa teda, že jemné zmeny v úrovniach signalizačnej aktivity kriticky diktujú rozhodnutie o osude v skupine progenitorov nefrónov, keďže sa tiež ukázalo, že Wnt9b podporuje udržiavanie progenitorov pozitívnou reguláciou proliferácie.[154,155]. Ďalší ligand WNT odvodený od UB, Wnt11, je nevyhnutný pre normálnu údržbu progenitorov nefrónov prostredníctvom svojej funkcie pri sprostredkovaní interakcie medzi progenitormi a hrotovými bunkami UB.[128]. Modulácia signalizačnej aktivity WNT prostredníctvom R-spondinov 1 a 3 sa pravdepodobne podieľa na regulácii na úrovni signalizácie, ale presné mechanizmy je potrebné študovať, pretože inaktivácia R-spondinov má len mierny vplyv na propagáciu progenitorov.[156]. Dominancia WNT/p-katenínovej dráhy bola spochybnená v štúdiách odhaľujúcich expresiu NFAT a Ca2 plus signalizačných zložiek počas nefrogenézy[157-159], ale ich presné úlohy čakajú na ďalšie funkčné dôkazy.

Signalizácia receptorovej tyrozínkinázy indukovaná FGFŠpecifikácia nefrogénnej línie a prežitie vyžaduje funkčnú signalizáciu FGF[160]. In vitro skríning ligandov, ktoré podporujú progenitory nefrónov, naznačil, že FGF 1, 2, 9 a 20, ako aj epidermálny rastový faktor (EGF), ktorý môže vyžadovať kooperatívnu funkciu s FGF, môžu podporovať ich proliferáciu.[161]. Štúdie genetickej inaktivácie naznačujú, že signalizácia downstream od receptorov FGF 1/2, špecificky indukovaná FGF9 a -20, je naďalej kritická pre udržaniesebaobnovypretože inaktivácia ligandov Fgf1 a -2 samostatne alebo v kombinácii neovplyvňuje progenitory nefrónov[160,162-164]. Podobne, ako je ukázané pre líniu UB, negatívny regulátor RTK SPROUTY1 funguje tak, aby vyvážil primeranú úroveň pozitívnej signalizácie v nefrogénnom výklenku na kontrolu kmeňa progenitorov.[119,165-168]. Populačné vnútorné intracelulárne kaskády vyvolané downstream od FGFR v progenitoroch nefrónov zahŕňajú MAPK/ERK, MAPK/JNK a PI3K[87,121,169-171]. Inaktivácia MAPK/ERK špecifická pre nefrónový progenitor (Six2- TGCtg/ plus ;Mek1fl/fl;Mek2-/-) má za následok zhoršený progenitorsebaobnovya dezorganizácia progenitorového výklenku v dôsledku zníženej expresie PAX2, ktorá je potrebná na udržanie identity progenitorových nefrónov a normálnej funkcie interakcie medzi výklenkom a extracelulárnou matricou sprostredkovanou ITGA8-[87,105,123,172]. Spolu s ďalšími defektmi v progresii diferenciácie prekurzorov nefrónov vykazuje fenotyp inaktivácie MAPK/ERK špecifický pre progenitor nefrónu blízku podobnosť so stratou FGF8/9/20, čo podporuje jeho základnú funkciu ako mediátora viacerých signalizačných funkcií FGF, ktoré pravdepodobne zaberú. miesto prostredníctvom regulácie PAX2[87,160,162].

Trvalá strata progenitorov nefrónu ukončuje vývoj obličiekUkázalo sa, že synergické účinky nielen PI3K so signalizáciou WNT/p-katenínu, ale aj so signalizáciou JNK a FGF9 indukovanou BMP zaisťujú správnu progresiu bunkového cyklu a kmeň v progenitoroch nefrónov.[121,138,173]. Molekulárne príčiny vedúce ku konečnému vyčerpaniu progenitorov nefrónov na konci organogenézy sú však ešte len odhalené.

Experimentálna ablácia nefrónu kryopoškodením počas skorého postnatálneho obdobia, keď sú u myši stále prítomné progenitory nefrónovoblička,naznačuje, že na miesto poranenia nie je možné získať ďalšie progenitory nefrónov, a podporuje názor, že konečný počet nefrónov je u myši vopred určený pri narodeníobličky [174]. Nedávne publikácie ukazujú, že prinajmenšom BMP-indukovaná signalizácia SMAD a aktivity cicavčieho cieľa rapamycínu (mTOR) sa môžu podieľať na definovaní načasovania straty progenitorov nefrónov, zatiaľ čo na ich konečnú depléciu je jednoznačne potrebné správne zloženie mikro-RNA.[138,175-177].

V roku 2015 skupina z Oxburghu uviedla, že chemická inhibícia signalizácie BMP/SMAD1/5 prostredníctvom LDN-193189 vedie k hyperplastickýmobličkys väčším počtom nefrónov ako pri ošetrení vehikulomobličky [138]. Napriek identifikácii syntetického výklenku progenitorov nefrónov, ktorý je schopný propagácie progenitorov, inhibícia BMP sa nepoužíva pre dlhodobé kultúry progenitorov nefrónov alebo v diferenciačných protokoloch odvodených z kmeňových buniek.obličkyorganoidy[138,178-180].

Ukázalo sa, že genetické zníženie dávky inhibítora mTOR Hamartin (Tsc1) udržiava NP bunky o jeden deň dlhšie ako u kontrolných myší a zvyšuje zásobu nefrónov o 25 percent[175]. Dramatickejšie postnatálne udržiavanie progenitorov nefrónov sa zistilo u myší nadmerne exprimujúcich RNA-viažuci proteín Lin28, ktorý reguluje expresiu rôznych génov buď priamou väzbou na mRNA, alebo blokovaním spracovania Let7-rodiny mikroRNA[177]. Potlačenie samotného Let{0}} teda výrazne predlžuje životnosť progenitorov nefrónov a vedie k zlepšeniuobličky funkčnéparametre[176]. Tieto experimenty naznačujú, že zrušená regulácia hladín a stability mRNA, ktorá vedie k širokému zvýšeniu aktivácie génu, môže prekonať normálny program zastavenia nefrogenézy. Napriek veľkému potenciálu modulácie regulácie mikroRNA tieto modely vykazujú buď priamu tumorigenézu, alebo sú spojené so zvýšenou aktiváciou lokusu Igf2/H19, ktorý je najvýznamnejším onkogénom v pediatrii.obličkyrakovina známa ako Wilmsov nádor[181,182].

Príčina Wilmsových nádorovPo dlhú dobu boli jedinými génmi, o ktorých je známe, že sú mutované alebo deregulované vo Wilmsových nádoroch, WT1, IGF2 a gény spojené s kanonickou signalizáciou WNT (CTNNB1, WTX/AMER1), ale nedávne rozsiahle projekty sekvenovania značne rozšírili počet gény spojené s Wilmsovou tumorigenézou. Ako vynikajúci nedávny prehľad o genetike Wilmsových nádorov je k dispozícii[183], tu sa zameriavame na niektoré väčšie témy a ich dôsledky pre pochopenie biológie Wilmsových nádorov vo vzťahu kobličkyrozvoj.

Prvá skupina génov Wilmsových nádorov je exprimovaná a priamo sa podieľa na kontrole progenitorových buniek nefrónu. Tieto gény zahŕňajú transkripčné faktory WT1, CTNNB1, SIX1, SIX2, EYA1 a MYCN. Logickým záverom by bolo, že narušenie normálnej biológie NPC je hlavnou príčinou Wilmsových nádorov.

Druhou skupinou Wilmsových nádorových génov sú miRNA procesorové gény (miRNAPG) zodpovedné za biosyntézu miRNA. Túto skupinu tvoria DROSHA, DICER, DGCR8, XPO5, TARBP2, LIN28 a DIS3L2. Biologické zdôvodnenie ich mutácií vo Wilmsovom nádore je nejasné. Je však zarážajúce, že mutácie v tak zjavne všeobecne dôležitom biologickom procese spôsobujú takýto explicitný a tkanivovo špecifický vývojový problém. Bolo by zaujímavé zistiť, či mutácie miRNAPG vo Wilmsových nádoroch vedú k zmenám v špecifických miRNA alebo miRNA rodinách a ich cieľoch. Ak áno, mohlo by to poukazovať na špecifické úlohy týchto miRNA v normálnom staveobličkyrozvoj.

Tretia téma, ktorá sa objavuje v skupine Wilmsových nádorových génov, zahŕňa reakcie na poškodenie DNA vo všeobecnosti, alebo najmä opravu poškodenia dvojvláknovej DNA (dsDNA), ako to dokladajú CHEK2, TP53, FANCD1 (BRCA2) a FANCN (PALB2 ) mutácie. Je známe, že mutácie v génoch dráh poškodenia dsDNA sa podieľajú najmä na rakovine prsníka a vaječníkov. Rovnako ako v prípade mutácií miRNAPG je pozoruhodné nájsť v tejto dráhe viacero génov zmutovaných pri tak špecifickom vývojovom ochorení, akým sú Wilmsove nádory, čo by mohlo naznačovať, že skorý vývojobličky, možno konkrétne NPC, má neočakávanú citlivosť na narušenie tohto procesu.

Nielen identifikácia génov zmutovaných vo Wilmsových nádoroch a ich bunkový typ alebo vzory expresie špecifické pre štádium môžu byť informatívne pre pochopenie biológie Wilmsových nádorov, ale aj mutácie nájdené v špecifických génoch môžu obsahovať dôležité stopy. V niektorých prípadoch sa tieto korelácie genotyp-fenotyp podobajú známym mutáciám z iných typov rakoviny alebo odrážajú dôležitú známu kontrolu aminokyselín, ako sú mutácie nájdené v TP53.[184]. V iných prípadoch zostáva odôvodnenie špecifických mutácií nájdených vo Wilmsových nádoroch nejasné. Napríklad všetky mutácie nájdené v SIX1 a SIX2 sú mutácie Q177R. To už samo o sebe naznačuje, že nejde o jednoduché mutácie so stratou funkcie, pretože väčšina mutácií so stratou funkcie v SIX1 spôsobuje branchiootický syndróm (BOS) typu 3, ktorý je charakterizovaný anomáliami druhého vetvového oblúka a malformáciami ucha. spôsobuje stratu sluchu, ale žiadne Wilmsove nádory alebo inéobličkovéabnormality[185]. SIX1 a SIX2 kódujú regulátory transkripcie a ďalšia analýza mutácie SIX1-Q177R naznačila, že výsledkom je uvoľnenie jej sekvenčne špecifickej DNA väzby a expresie ďalších cieľových génov, ktoré nie sú aktivované štandardným typom SIX1[184]. Podobne mutácie v CTNNB1 majú prekvapujúcu preferenciu pre špecifickú mutáciu serínového zvyšku[184,186]. Serín 45 je jedným zo štyroch zvyškov, ktoré sa podieľajú na kontrole stability p-katenínu – proteínu kódovaného CTNNB1 –, ale dôvod, prečo je serín 45 prednostne zasiahnutý vo Wilmsovom nádore a nie ostatné tri zvyšky, ktoré sú mutované v mnohých iných typoch rakoviny, je neznáme. Objasnenie dôvodov takýchto špecifických darwinovských mutačných selekcií vo Wilmsových nádoroch nám nielen pomôže pochopiť príčiny Wilmsových nádorov a možno poskytne vodítka pre nové terapeutické príležitosti, ale poskytne aj jedinečné genetické vstupné body do molekulárneho mechanizmu proteínov, ktoré sa podieľajú vo všeobecnosti a vobličkynajmä rozvoj.

Pôvod Wilmsových nádorovNie všetky Wilmsove nádory sú rovnaké. Rôzne histologické typy sú spojené s rôznymi génmi; niektoré mutácie možno prednostne nájsť v kombinácii s určitými inými mutáciami a niektoré z týchto mutácií môžu byť iniciačnými mutáciami, zatiaľ čo iné sa môžu podieľať na progresii nádoru[183]. Starostlivá funkčná analýza špecifických mutácií nájdených vo Wilmsových nádoroch v kontexte vývojaoblička,použitie zvieracích a/alebo organoidných modelov je nevyhnutné na pochopenie biológie Wilmsových nádorov a jej dôsledkov pre normálneobličkyrozvoj.

Genetika Wilmsových nádorov je však len časťou príbehu. Ďalším podstatným aspektom je identifikácia bunkového typu alebo vývojového štádia, v ktorom sa vyskytujú mutácie Wilmsovho nádoru a pre ktoré sú vybrané, pretože to poskytuje biologický rámec pre tumorogenézu. Mnohé dôkazy poukazujú na narušenie nefrogénnej línie ako primárny defekt vedúci k Wilmsovým nádorom. Po prvé a predovšetkým, nefrogénne zvyšky, o ktorých sa predpokladá, že sú prekurzorovými léziami Wilmsových nádorov, sa histologicky podobajú bunkovým typom a štruktúram, ktoré sa bežne vyskytujú iba vo vývojiobličky [187]. Predchádzajúce analýzy expresie identifikovali skoré štádiá nefrogénnej línie ako pôvod Wilmsových nádorov[188]. Rozsiahlejšie profilovanie expresie naznačilo, že rôzne, klinicky odlišné podtypy možno vysledovať späť k rôznym vývojovým štádiám nefrogénnej línie[189]. V súlade s tým, keď sme mutovali Wt1 v rôznych štádiách vývoja nefrónu u myší s podmieneným knockoutom, zistili sme, že výsledné vzory expresie v celom genóme sa podobali rôznym klinickým podtypom, pričom pred-MET inaktivácia Wt1 viedla k vzorcom expresie podobným WT1- mutantné nádory (vrátane známok vývoja ektopického tkaniva), zatiaľ čo inaktivácia po MET sa podobala WT1-nádorom divokého typu[190]. To všetko spolu s identifikáciou mutácií v mnohých génoch, ktoré sú exprimované a nevyhnutné pre skorú nefrogénnu líniu, je veľmi silným dôkazom toho, že narušenie týchto buniek je primárnym defektom, ktorý iniciuje Wilmsovu tumorigenézu. To však neznamená, že každý Wilmsov nádor má rovnaké vývojové štádium vzniku. Je veľmi možné, že nádory vyplývajúce z rôznych tried mutácií, ako je uvedené vyššie, majú odlišný vývojový pôvod, dokonca aj v rámci nefrogénnej línie.

Ďalším spôsobom, ako sa pozrieť na pôvod Wilmsových nádorov, sú rakovinové kmeňové bunky. Laboratórium Dekel ukázalo, že kmeňové bunky rakoviny Wilmsovho nádoru sú definované expresiou NCAM1 v kombinácii s aktivitou pre test AldeFluor™ (STEMCELL Technologies, Kolín nad Rýnom, Nemecko). Injekcia iba 200 dvojito pozitívnych buniek nahým myšiam bola dostatočná na tvorbu nádoru a mohla rekapitulovať úplnú zložitosť pôvodného nádoru[191]. Identifikácia markerov kmeňových buniek rakoviny Wilmsovho nádoru je dôležitá z terapeutického hľadiska, pretože autori ukázali, že liečba transplantovaných myší cytotoxickými liekmi konjugovanými s protilátkami NCAM1 by mohla účinne eradikovať transplantované nádory. Následne sa ukázalo, že pokračujúce pasážovanie týchto xenoimplantátov obohacuje blastemálnu zložku pôvodného nádoru, ktorý jednotne exprimuje SIX2[192]. To je v súlade so skorým pôvodom nefrogénnej línie a naznačuje, že kmeňová bunka Wilmsovho nádoru je mutantnou verziou normálnej progenitorovej bunky nefrónu, ktorá sa nachádza v mezenchýme čiapočky vyvíjajúceho saobličky.

CISTANCHE tablety doplnkyZLEPŠÍ FUNKCIU OBLIČIEK/OBLIVÍN

V súčasnosti existujú rovnaké výhrady týkajúce sa potenciálnych rozdielov medzi rôznymi triedami Wilmsových nádorov, ako bolo uvedené vyššie. Tie závisia od presnej iniciačnej mutácie a mohli by sa vzťahovať aj na pôvod (alebo dokonca existenciu) kmeňových buniek rakoviny Wilmsovho nádoru, ale lepšie pochopenie pôvodu týchto buniek by mohlo byť dôležitým faktorom pri pochopení biológie Wilmsových nádorov. Je zaujímavé, že možnosť vyrobiť organoidy z dospelých epiteliálnych tkanív bola nedávno aplikovaná aj naobličkyna generovanie „tubuloidov“, zatiaľ čo použitie Wilmsovho nádorového tkaniva s rovnakým protokolom viedlo k „tumoroidom“[193]. Ukázalo sa, že tubuloidy pochádzajú zo zdravýchobličkytkanivo pacientov s Wilmsovým nádorom bolo negatívne na expresiu SIX2, zatiaľ čo tumoroidy od tých istých pacientov vykazovali vysokú expresiu SIX2. Bolo by zaujímavé zistiť, či sa populácia kmeňových buniek rakoviny Wilmsovho nádoru (NCAM plus /Aldefluor plus alebo iné) podieľa na tvorbe týchto tumoroidov a či sa táto technika môže použiť ako in vitro alternatíva na identifikáciu takýchto buniek.

V poslednej dobe sa hromadia údaje na ďalšie zvýraznenie myšlienky, že pôvodná Wilmsova nádorová bunka je jednoducho progenitorová bunka nefrónu, ktorá zachytila ​​mutáciu (mutácie) iniciujúcu Wilmsov nádor. Napríklad starostlivá analýza vzoriek Wilmsových nádorov na markery rôznych embryíobličkybunkové typy naznačujú, že UB bunky možno nájsť aj v nádoroch[194]. To isté zistili Young a kol.[195], ktorí porovnávali jednobunkové RNA-seq údaje z rôznychobličkovétypy rakoviny, vrátane Wilmsových nádorov, na bunky z normálnychobličkyvrátane embryonálnychobličky.To potvrdilo vývojový pôvod Wilmsových nádorov, ale tiež identifikovalo génové expresie špecifické pre UB bunky v nádoroch. Rovnako zaujímavé je pozorovanie, že v myšacích modeloch s onkogénnou aktiváciou p-katenínu v stromálnej línii je nefrogénna línia nepriamo ovplyvnená, čo vedie k modelu, ktorý sa viac podobá Wilmsovým nádorom, ako keď bola aktivácia vykonaná priamo v nefrogénnej línii.[196]. Je zaujímavé, že podobný jav sa pozoruje v gastrointestinálnom trakte, kde mutácie v Lkb1 vedú k tumorigenéze iba vtedy, keď sú stromálne exprimované[197].

Existuje niekoľko možných vysvetlení týchto pozorovaní. Jedným z vysvetlení by mohlo byť, že Wilmsove nádory, alebo aspoň niektoré z nich, pochádzajú z ešte skoršieho vývojového štádia, než sa v súčasnosti verí, ako napríklad metanefrický mezenchým, keď sú už exprimované niektoré z Wilmsových nádorových génov s podstatnými kontrolnými úlohami NPC, a potenciálne ešte skôr. oddelenie epitelových, nefrogénnych a stromálnych línií na vysvetlenie inklúzie ureterických pupenových buniek do nádoru. Alternatívne by pôvod a príčina Wilmsových nádorov mohla pochádzať skôr z narušenej komunikácie medzi líniami ako z bunkovo-autonómneho účinku iniciačnej mutácie. Takéto scenáre a ďalšie, ktoré by mohli byť rovnako možné, poukazujú na ťažkosti pri pokuse odvodiť pôvod Wilmsových nádorov z konečného produktu, konečného nádoru. Malo by sa pamätať na to, že mutácie iniciujúce Wilmsov nádor sa vyskytujú počas rýchleho vývojového procesu, a to aj v prípade, že každý Wilmsov nádor je „prípadom narušeného vývoja“[198], toto prerušenie nemusí viesť k okamžitému zablokovaniu. Ak mutantné bunky nie sú okamžite zablokované, nemôžeme jednoducho predpokladať, že sa budú ďalej vyvíjať tak, ako by sa normálne vyvíjali.

Na úplné pochopenie toho, odkiaľ Wilmsove nádory pochádzajú, je potrebné starostlivé modelovanie rôznych mutácií v ich normálnom vývoji. Na to budú nevyhnutné zvieracie modely, hoci sú technicky náročné (ako je uvedené v[7]). Alternatívne odvodené od ľudského iPSCobličkyorganoidy s genetickými aberáciami napodobňujúcimi tie, ktoré sa nachádzajú vo Wilmsových nádoroch, by sa mohli ukázať ako užitočné, ale je potrebné zistiť, či kontrolované kultivačné podmienky určené na diferenciáciu organoidov umožňujú bunke s mutáciou Wilmsovho nádoru robiť to isté, čo by robila v skutočnomobličky. Na úplné pochopenie vývojového pôvodu Wilmsových nádorov je pravdepodobne potrebná kombinácia in vivo a in vitro / organoidných prístupov.

ZáveryRozvojobličkyzostáva dôležitým modelom na štúdium mnohých aspektov vývoja orgánov u cicavcov a väčšina biologických ciest a procesov je nevyhnutná pre správny vývoj orgánu. Najmä kontrola kmeňových a progenitorových buniek poskytuje dôležité spojenie medzi základnou vývojovou biológiou, regeneratívnou medicínou a chorobami. Pochopenie biológie Wilmsových nádorov a ich pôvodu nielen zlepší klinické možnosti liečby, ale poskytne aj prirodzený experimentálny systém správania sa týchto kmeňových buniek počasobličkyrozvoj.