In vivo Bildgebung und transkriptionelle Regulation mophogenetischer Mechanismen in kardialen Vorläuferzellen während der Herzentwicklung

心脏发育过程中心脏祖细胞形态发生机制的体内成像和转录调控

• 批准号: 50213779
• 负责人: Professor Dr. Karl-Ludwig Laugwitz
• 金额: --
• 依托单位: Klinik und Poliklinik für Innere Medizin I: Kardiologie
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Units
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2006-12-31 至 2015-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/50213779?language=en
• 关键词: vivo; Bildgebung; und; transkriptionelle; Regulation

Stammzellen (Vorläuferzellen) besitzen die einzigartige Fähigkeit, einerseits sich selbst zu erneuern und andererseits in spezialisierte Tochterzellen zu differenzieren, um entscheidende Funktionen während der embryonalen Organogenese und der Gewebshomeostase zu steuern. Regenerative Stammzelltherapien für das Herz erfordern ein besseres Verständnis der molekularen Mechanismen, die das Schicksal und die Differenzierung kardiovaskulärer Progenitorzellen während der embryonalen Entwicklung regulieren. Das Herz wird durch zwei Populationen von Vorläuferzellen gebildet. In der Embryogenese entsteht der linke Ventrikel aus der ersten Population, während der rechte Ventrikel, der Ausflußtrakt und große Teile der Vorhöfe durch die zweite Population von Zellen formiert werden. Die wichtigsten Zelllinien des Herzens, Kardiomyozyten, glatte Muskelzellen und Endothelzellen, werden aus multipotenten kardiovaskulären Vorläuferzellen gebildet, die die Transkriptionsfaktoren Isl1 und Nkx2-5 exprimieren. Für eine regelrechte Organentwicklung müssen die kardialen Progenitorzellen gezielt auf Signalkaskaden antworten, um zu expandieren, zu migrieren und sich letztlich in die drei-dimensionalen Herzstrukturen zu integrieren. Die Morphogenese dieser Prozesse, speziell in der Maus, ist bisher nicht ausreichend verstanden. Ziel unseres Projektes ist es daher, Signale zu identifizieren, die (a) frühe Schritte der Differenzierung und (b) Positionierung und Migration kardialer Vorläuferzellen in der Herzmorphogenese steuern. In vorbereitenden Arbeiten haben wir DNA Mikroarray-Analysen kodierender und nicht-kodierender RNA aus FACS-gereinigten kardiovaskulären Vorläuferzellen zu verschiedenen Entwicklungsstadien durchgeführt, um neue Signalwege zu entdecken, die potentiell Differenzierung und Migration der Progenitoren während der Herzentwicklung koordinieren. Basierend auf diesen Vorarbeiten wird das vorliegende Projekt die Modulation der Migration und Differenzierung kardialer Vorläufer (a) durch 4 microRNAs (miRNAs), die wir in der Progenitorpopulation identifiziert haben und an 3`-UTRs des Isl1, Nkx2.5 und Gata4 Gens binden, charakterisieren. Darüber hinaus werden wir (b) die funktionelle Bedeutung von Sphingosine 1-phosphat (S1P) Rezeptoren (S1PR) und S1P generierenden Enzymen (Sphingosinkinasen, SphK) für Migration und Differenzierung kardialer Vorläufer definieren. S1PRs und SphKs spielen eine wesentliche Rolle beim Trafficking von Immunzellen, und sind stark in sich entwickelnden kardialen Vorläuferzellen exprimiert. Mit Hilfe der intravitalen Multiphotonenmikroskopie (IVMP) und Zelllinientracking in Isl1-Cre/R26R-YFP Mausembryonen haben wir eine neue Methode etabliert, die uns die Visualisierung der Migration und Differenzierung individueller kardialer Progenitorzellen im sekundären Herzfeld erlaubt. Mit Hilfe dieser Methode sollen die folgenden spezifischen Ziele des wissenschaftlichen Prgramms erarbeitet werden: Ziel 1 wird mittels „live imaging“ in Isl1-Cre/R26R-YFP Embryonen das physiologische Trafficking Isl1+ kardialer Vorläufer über die Zeit (Embryonaltage 7.5 bis 9.5) analysieren. Zusätzlich werden die Migrationsdefekte in Isl1-knockout Mäusen untersucht. Ziel 2 wird die funktionelle Rolle der identifizierten miRNAs und der S1P Signalmaschinerie in der Regulation von Differenzierung und Migration kardialer Vorläufer in vitro charakterisieren. Ziel 3 wird diese Ergebnisse auf die in vivo Situation übertragen und mittels IVMP die Effekte einer konditionalen Überexpression der validierten miRNAs bzw. einer genetischen Ablation der S1P Signalkaskade in lebenden Embryonen studieren. Diese Arbeiten werden neue Erkenntnisse hinsichtlich molekularer Mechanismen kardialer Progenitorzellmigration und Differenzierung im Kontext kardiovaskulärer Stammzellbiologie und Regeneration liefern.

Stammzellen（Vorläuferzellen）besitzen die einzigartige Fähigkeit，einerseits sich selbst zu erneuern und anderseits in spezialisierte Tochterzellen zu differenzieren，um entscheidende Funktionen während der embryonalen Organogenese und der Gewebshomeostase zu steuern. Regenerative Stammzelltherapien für das Herz erfordern ein besseres Verständnis der molekularen Mechanismen，die das Schicksal und die Differenzierung kardiovaskulärer Progenitorzellen während der embryonalen Entwicklung regulieren.这两个赫兹将通过两个人口从前劳弗策伦出生。在胚胎发生与早期种群的关系中，通过Zellen的两个种群形成韦尔登，可以得到正确的种群、流量和大的胚胎发育。Herbal、Kardiomyozyten、Glatte Muskelzellen和Endothelzellen的最重要的Zelllinien，韦尔登由多能Kardiovaskulären Vorläuferzellen产生，Isl 1和Nkx 2 -5的Transkriptionsfaktoren exploren。Für eine regelrechte Organentwicklung müssen die kardialen Progenitorzellen gezielt auf Signalkaskaden antworten，um zu expandieren，zu migrieren und sich letztlich in die drei-dimensionalen Herzstrukturen zu integrieren.形态发生的过程，特别是在猫身上，是不容易理解的。Ziel unseres Projektes ist es daher，Signale zu identifizieren，die（a）frühe Schritte der Differenzierung und（B）Positionierung und Migration kardialer Vorläuferzellen in der Herzmorphogenese steuern.在进一步的研究中，我们用DNA微阵列和非微阵列的RNA分析方法，通过FACS检测心血管前体细胞，以验证发育过程中的信号传导，从而确定了发育过程中可能发生的差异和迁移。在此基础上，我们通过4种microRNA（miRNAs）对生殖细胞迁移和分化的调控进行了初步研究，并鉴定了Isl 1、Nkx2.5和Gata 4的3个非翻译区。我们的韦尔登将（B）研究鞘氨醇1-磷酸（S1 P）Rezeptoren（S1 PR）和S1 P通用酶（Sphingosinkinasen，SphK）对迁移和差异性心肌细胞的作用。S1 PRs和SphKs扮演了一个贩卖免疫者的角色，并且在这种传染病的传播中表现得很明显。在Isl 1-Cre/R26 R-YFP胚胎移植中，我们提供了一种新的方法，用于体外多光子显微镜（IVMP）和Zelllinientracking，以观察Herzfeld方法中的单个心血管前体细胞迁移和差异。Mit Hilfe dieser Method sollen die folgenden spezifischen Ziele des wissenschaftlichen Prgramms erarbeitet韦尔登：Ziel1 wird mittels“live imaging”in Isl1-Cre/R26 R-YFP Embryonen das physiologische Trafficking Isl1+ kardialer Vorläufer über die Zeit（Embryonaltage 7.5 bis 9.5）analysieren.在Isl 1淘汰赛中，韦尔登击败了梅森。Ziel 2将在体外特征性差异和迁移调节中发挥鉴定miRNAs和S1 P信号机制的功能。Ziel 3将在体内环境中发挥作用，并通过IVMP有效表达经验证的miRNAs。一种遗传学方法消除S1 P信号在胚胎研究中的作用。这一工作韦尔登新的遗传学分子机制在心脏血管的生物学和再生过程中成为可能。