Ανάπτυξη εμβρυϊκού νεφρού, βλαστοκύτταρα και η προέλευση του όγκου Wilms

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

Αφηρημένη:Το ενήλικο θηλαστικόνεφρόείναι ένα ανεπαρκώς αναγεννητικό όργανο που δεν έχει τα βλαστοκύτταρα που θα μπορούσαν να αναπληρώσουν τη λειτουργική ομοιόσταση όπως, π.χ., το δέρμα ή το αιμοποιητικό σύστημα. Σε αντίθεση με έναν ώριμονεφρό,το εμβρυϊκόνεφρόφιλοξενεί τουλάχιστον τρεις τύπους βλαστικών κυττάρων ειδικά για τη γενεαλογία που δημιουργούν (α) σύστημα ουρητήρα και συλλεκτικού πόρου, (β) νεφρώνες και (γ) μεσαγγειακά κύτταρα μαζί με συνδετικό ιστό του στρώματος. Εκτεταμένο ενδιαφέρον έχει εκδηλωθεί για αυτά τα εμβρυϊκά προγονικά κύτταρα, τα οποία φυσιολογικά χάνονται πριν από τη γέννηση στον άνθρωπο, αλλά παραμένουν μέρος των αδιαφοροποίητων νεφρογενών καταλοίπων στην παιδιατρικήνεφρώνκαρκίνος όγκος Wilms. Εδώ, συζητάμε την τρέχουσα κατανόηση τουνεφρό-ειδική εμβρυϊκή προγονική ρύθμιση στο έμφυτο περιβάλλον του αναπτυσσόμενου νεφρού και οι τύποι διαταραχών στην ισορροπημένη ρύθμισή τους που οδηγούν στο σχηματισμό του όγκου Wilms.

Λέξεις-κλειδιά:νεφρό; οργανογένεση; παιδιατρικός καρκίνος? βλαστοκύτταρα; ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΤΗΤΑ-διάκριση; αυτοανανέωση, Renal

ΕισαγωγήΤα βλαστοκύτταρα αποτελούν θεμελιώδη βάση όχι μόνο για την φυσιολογική ανάπτυξη και την ομοιόσταση των ιστών αλλά και για την ογκογένεση. Ο νεφρός του ενήλικου θηλαστικού στερείται ως επί το πλείστον βλαστοκύτταρα και επομένως θεωρείται μη αναγεννητικό όργανο, ειδικά όταν η αναγέννηση ορίζεται από την ικανότητα δημιουργίας νέων νεφρώνων και ανάκτησης ικανότητας διήθησης[1]. Σε αντίθεση με αυτό, ο εμβρυϊκός νεφρός φιλοξενεί τουλάχιστον τρεις τύπους βλαστικών κυττάρων ειδικά για τη γενεαλογία (που αναφέρονται εδώ ως πρόγονοι) που δημιουργούν τον ουρητήρα και το σύστημα συλλεκτικών αγωγών, τους νεφρώνες και τον συνδετικό ιστό του στρώματος[2,3]. Αυτά τα προγονικά κύτταρα έχουν εγείρει σημαντικό ενδιαφέρον για χρήση στη νεφρική ιατρική που βασίζεται στην αναγέννηση, αλλά η ασφάλεια της αδιαφοροποίητης κυτταρικής συντήρησης στους μεταγεννητικούς νεφρούς είναι ένα πολύ λιγότερο συζητημένο θέμα.

Αναπόσπαστο μέρος της αξιολόγησης ασφάλειας είναι η ενδελεχής κατανόηση της ρύθμισης των προγονικών που κατοικούν στους ιστούς. Οι μηχανισμοί που καθοδηγούν τη διατήρηση και τη διαφοροποίηση των ειδικών για ιστούς προγόνους επανενεργοποιούνται ανώμαλα σε πολλούς καρκίνους[4]. Αυτό είναι ιδιαίτερα εμφανές σε όγκους που προέρχονται από έμβρυο όπως ο όγκος Wilms (WT; Εικόνα 1), το μυελοβλάστωμα και το αμφιβληστροειδοβλάστωμα.

Οι νεφρώνες, οι λειτουργικές μονάδες διήθησης των νεφρών των θηλαστικών και του νεφρικού στρώματος προέρχονται από μετανεφρικό μεσέγχυμα που περιέχει ξεχωριστές ομάδες προγονικών και για τις δύο γενεές[5,6]. Ο μετανεφρικός ιστός φυσιολογικά χάνεται πριν από τη γέννηση στους ανθρώπους, αλλά παραμένει μέρος των αδιαφοροποίητων νεφρογενών υπολοίπων σε ασθενείς με όγκο Wilms[7,8]. Η κατανόηση των διαφορών μεταξύ των φυσιολογικών προγονικών ιστών και των βλαστοκυττάρων που προκαλούν καρκίνο απαιτείται για να τεθεί το στάδιο για καλύτερο χαρακτηρισμό των μετασχηματισμών που μετατρέπουν τους φυσιολογικούς προγονικούς νεφρούς σε βλαστοκύτταρα όγκου Wilms. Αυτό μπορεί ουσιαστικά να βοηθήσει στην πρόβλεψη της εξατομικευμένης πρόγνωσης της νόσου και της χημειοευαισθησίας του όγκου, διευκολύνοντας έτσι την καλύτερη διαστρωμάτωση των ασθενών και την αναγνώριση των ασθενών που απαιτούν επιθετικές θεραπευτικές στρατηγικές[9]. Αυτή η ανασκόπηση παρέχει μια επισκόπηση τουνεφρόανάπτυξη ακολουθούμενη από μια περίληψη του τρόπου με τον οποίο η συλλογή προγονικών αγωγών και νεφρώνων συμβάλλει στη φυσιολογική μορφογένεση των νεφρών προκειμένου να διευκολυνθεί καλύτερα η κατανόηση των θεμελιωδών ομοιοτήτων και διαφορών τους με τη βιολογία του όγκου Wilms.

Εικόνα 1. Νεφροβλαστομάτωση και όγκος Wilms. (Α) Ένα παράδειγμα του ανθρώπινου μεταγεννητικούνεφρόμε νεφρογόνα σημεία (αστερίσκους) της νεφροβλαστομάτωσης, τα οποία φαίνονται ως σφιχτά συσκευασμένα πιο σκούρα μπλε κύτταρα στονεφρώνφλοιός. (Β) Ένα παράδειγμα του ανθρώπουνεφρόμε την κλασική μορφολογία του όγκου Wilms. Μοιάζει με εμβρυϊκόνεφρόπαρουσιάζοντας βλαστεματικά (Β), στρωματικά (S) και επιθηλιακά κύτταρα (α σειρές), τα οποία, ωστόσο, αποτυγχάνουν να οργανωθούν σε τυπικές δομές ιστού.

Όγκος Wilms Οι όγκοι Wilms (Εικόνα 1) είναι ένας από τους πιο συνηθισμένους συμπαγείς όγκους στα παιδιά με συχνότητα εμφάνισης 1:10,000, που συνήθως εμφανίζεται πριν από την ηλικία των πέντε ετών. Αν και υπάρχουν καλές θεραπευτικές επιλογές για ορισμένους ιστολογικούς τύπους όγκων και τα ποσοστά επιβίωσής τους είναι καλά, άλλοι τύποι, όπως οι αναπλαστικοί όγκοι Wilms, εξακολουθούν να έχουν 5-μακριά επιβίωση μόνο 50 τοις εκατό . Επομένως, παραμένει μια σαφής κλινική ανάγκη για τη βελτίωση των θεραπευτικών επιλογών του όγκου Wilms. Για να επιτευχθεί αυτό, είναι απαραίτητη μια καλύτερη βασική κατανόηση αυτών των όγκων.Όπως αναθεωρήθηκε εκτενώς αλλού[7]Οι όγκοι του Wilms ενδιαφέρουν τους κλινικούς γιατρούς, τους παθολόγους και τους γενετιστές του καρκίνου εδώ και πολύ καιρό. Οι όγκοι είναι το άμεσο αποτέλεσμα προβλημάτων κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη τουνεφρό,και ήταν ένας από τους τύπους καρκίνου βάσει του οποίου ο Alfred Knudson ανέπτυξε το μοντέλο του με δύο χτυπήματα για ογκοκατασταλτικά γονίδια[10]

συμπλήρωμα ανθοκυανίνηςΘΑΒΕΛΤΙΩΣΗ ΝΕΦΡΩΝ/ΝΕΦΡΩΝ

Εμβρυϊκός Νεφρός ΝεφρόΗ μορφογένεση είναι ένα κλασικό παράδειγμα ισορροπημένων αμοιβαίων αλληλεπιδράσεων ιστού[11-13]. Μεγάλο μέρος της βασικής μας κατανόησης για το πώς τονεφρόαναπτύσσεται προέρχεται από τα κλασικά σε βίντεο πειράματα ανασυνδυασμού/επαγωγής ιστών σε διαφορετικούς οργανισμούς μοντέλων που συμπληρώνονται με in vivo μελέτες απενεργοποίησης γονιδίων σε ποντίκια[14,15]. Αυτά τα πειράματα έδειξαν ότι το θηλαστικόνεφρόπροέρχεται από το ενδιάμεσο μεσόδερμα, το οποίο δημιουργεί τους τρεις χωροχρονικά διακριτούς νεφρούς που ονομάζονται προ-, μεσο- και μετανέφρος[15—17]. Οργανογένεση του μετανέφρου, η οριστικήνεφρό,χρησιμοποιεί τη διακλαδούμενη μορφογένεση του επιθηλιακού ουρητηρικού οφθαλμού (UB) για την ανάπτυξη και τη διαμόρφωση του μελλοντικού οργάνου, ενώ η διαφοροποίηση του νεφρώνα εμφανίζεται στο εκκολαπτόμενο μετανεφρικό μεσέγχυμα που περιβάλλει κάθε άκρη UB (Εικόνα 2). Κάθε νεοσυσταθείσα UB είναι υπεύθυνη για τη διατήρηση της πλειονότητας του πληθυσμού του μετανεφρικού μεσεγχύματος άθικτη, ενώ προκαλεί τον υποπληθυσμό του να υποβληθεί σε σταδιακή μεταμόρφωση μεσεγχύματος σε επιθήλιο στις μασχάλες του επιθηλίου T-but για να σχηματίσει έναν λειτουργικό νεφρώνα[18]. Η ενορχηστρωμένη επανάληψη αυτού του κύκλου με ιδιαίτερα ρυθμισμένο τρόπο διασφαλίζει τη διατήρηση όλων των σχετικών τύπων κυττάρων μέχρι την ολοκλήρωση τουνεφρόοργανογένεση.ΝεφρώνΤο στρώμα είναι ένα μέρος του μεσεγχυματικού πληθυσμού που καλύπτει το μεσέγχυμα που σχηματίζει νεφρώνα και είναι κρίσιμο όχι μόνο για το σχηματισμό μεσαγγειακών κυττάρων και διάμεσων κυττάρων, αλλά επίσης συμμετέχει ενεργά στη ρύθμιση της διακλαδούμενης μορφογένεσης και στη σωστή διαφοροποίηση των νεφρώνων και των αγγείων.[19—24]. Ενώ η νεύρωση και ο σχηματισμός αγγειακού δικτύου είναι βασικά χαρακτηριστικά του λειτουργικούνεφρόανάπτυξη και πρόσφατες μελέτες υποδεικνύουν παρουσία nf ενδοθηλιακών πρόδρομων ουσιών στο εμβρυϊκόνεφρό,αυτά τα θέματα δεν συζητούνται εδώ (για Sesights, βλ[25-33]).

Εικόνα 2. Η απεικόνιση τουνεφρόγενεαλογίες και την προέλευσή τους. Η αριστερή εικόνα δείχνει μια σχηματική παρουσίαση ενός εμβρυϊκούνεφρόμε τον διακλαδισμένο ουρητηρικό οφθαλμό (UB, μπλε), ο οποίος προέρχεται από την επιθηλιακή μετατροπή του ενδιάμεσου μεσόδερμου που ονομάζεται Wolffian πόρος. Όπως απεικονίζεται στο μεσαίο σχήμα, ο ουρητηρικός οφθαλμός υποδιαιρείται σε περιοχές κορμού και κορυφής, όπου οι άκρες αντιπροσωπεύουν αδιαφοροποίητα κύτταρα και οι κορμοί καταλαμβάνονται από κύτταρα που έχουν δεσμευτεί με διαφοροποίηση. Κατά την ωρίμανση του επιθηλίου, τα συνδετικά κύτταρα του πόρου διαφοροποιούνται σε εξειδικευμένους παρεμβαλλόμενους και κύριους κυτταρικούς τύπους. Μετανεφρικό μεσέγχυμα (ΜΜ, πράσινο), που περιβάλλει το επιθηλιακό UB, οι γενεαλογίες απεικονίζονται στα δεξιά. Το μετανεφρικό μεσέγχυμα αποτελείται από συμπυκνωμένο μεσέγχυμα καλύμματος, το οποίο περιέχει προγονικούς νεφρώνες και στρωματικά κύτταρα. Οι πρόγονοι του νεφρώνα στο συμπύκνωμα του καλύμματος υφίστανται μετάβαση από μεσεγχύμα σε επιθήλιο για να ξεκινήσει η διαφοροποίηση όλων των τμημάτων του νεφρώνα (σπείραμα και τμηματοποιημένοι σωληνίσκοι) στις μασχάλες του UB. Τα στρωματικά κύτταρα του ΜΜ διαφοροποιούνται σενεφρώνγενεαλογίες στρώματος.

Το ενδιάμεσο μεσόδερμα διαφοροποιείται στον επιθηλιακό νεφρικό πόρο (Wolffian) που στη συνέχεια αναπτύσσεται προς το οπίσθιο άκρο του εμβρύου και ταυτόχρονα προσδιορίζει το μετανεφρικό μεσέγχυμα στο οπίσθιο τμήμα του εμβρύου[34]. Μετά τη σύνδεση με την κλοάκα (το μελλοντικό ουρογεννητικό κόλπο), που εμφανίζεται την εμβρυϊκή ημέρα 10,5 (Ε10,5) σε ποντίκια, η επαγωγή του οριστικούνεφρόλαμβάνει χώρα όταν ο επιθηλιακός νεφρικός πόρος σχηματίζει ένα μόνο οφθαλμό που αναπτύσσεται σε παρακείμενο μετανεφρικό μεσέγχυμα για να δημιουργήσει τον ουρητηρικό οφθαλμό (UB)[35,36]. Νεφρόη ανάπτυξη στον άνθρωπο ξεκινά γύρω στις ημέρες κύησης 28 έως 30. Τα τελευταία δύο χρόνια, έχουν γίνει μεγάλα άλματα στην κατανόηση του λεπτομερούς χρόνου ανάπτυξης του ανθρώπουνεφρότη διαφοροποίηση και τους μοριακούς και μορφολογικούς μηχανισμούς της[37—39]. Αυτές οι μελέτες υποστηρίζουν την προηγούμενη άποψη που δημιουργήθηκε με βάση προηγούμενες μελέτες ότι παρά ορισμένες διαφορές,νεφρώνη διαφοροποίηση σε ποντίκια και ανθρώπους είναι καλά διατηρημένη.

Είναι γενικά αποδεκτό ότι μετάνεφρόεπαγωγή, η εκκόλαψη και το πρώτο συμβάν διακλάδωσης UB είναι κυτταρικά και μοριακά διαφορετικά από τα επακόλουθα γεγονότα διακλάδωσης, τα οποία συνδέονται στενά με τη νεφρογένεση[40,41]. Για παράδειγμα, ο νεφρικός πόρος που εκπέμπει το αρχικό UB και το ίδιο το UB αποτελείται από ένα ψευδοστρωματοποιημένο επιθήλιο και το μεταγραφικό προφίλ του πρώιμου μετανεφρικού μεσεγχύματος αποκλίνει από αυτό του μεσεγχύματος του καλύμματος που αντιπροσωπεύει τον προγονικό πληθυσμό του νεφρώνα(https://www.gudmap.org/chaise/record/#2/RNASeq:Replicate/RID=16-2PQ2(πρόσβαση στις 27 Ιανουαρίου 2021))[42-46]. Ο αρχικός σχηματισμός UB ακολουθείται από επιμήκυνση, επακόλουθη διεύρυνση του άκρου UB σε αμπούλα και τελικά διακλάδωση της αμπούλας σε κλάδους σχήματος Τ[41]. Κάπως, αν και ως επί το πλείστον άγνωστοι μηχανισμοί, ο σχηματισμός του πρώτου οφθαλμού Τ δημιουργεί μοριακό μηχανισμό που είναι σε θέση να διατηρήσει το νεφρογόνο πρόγραμμα στο εκκολαπτόμενο μετανεφρικό μεσέγχυμα μέχρι περίπου την εβδομάδα κύησης 30 έως 32 σε ανθρώπους και πρώιμες μεταγεννητικές ημέρες σε ποντίκια, και τα δύο είναι πέρα ​​από την παύση της ίδιας της διακλαδωτικής μορφογένεσης[47-50].

Οι βασικοί παράγοντες μεταγραφής που απαιτούνται γιανεφρόη επαγωγή περιλαμβάνει τους παραλόγους Eya1, Hox11 A και D, Pax2, Sall1, Six1 και Wt1[45,51-55], και οι ρόλοι τους έχουν επανεξεταστεί εκτενώς αλλού[56,57]. Είναι επίσης καλά τεκμηριωμένο ότι η ταυτόχρονη ενεργοποίηση της σηματοδότησης υποδοχέα κινάσης τυροσίνης, ειδικά κατάντη του νευροτροφικού παράγοντα που προέρχεται από τη νευρογλοιακή κυτταρική γραμμή (GDNF), αναδιατάσσεται κατά τη διάρκεια της επιμόλυνσης (RET) και του υποδοχέα του αυξητικού παράγοντα ινοβλαστών (FGF), μαζί με τον ανασταλτικό Απαιτούνται δράσεις της σηματοδότησης της μορφογενετικής πρωτεΐνης των οστών για τον σχηματισμό UB και την επαγωγή μετανεφρικού μεσεγχύματος[43,58-60]. Λιγότερα είναι γνωστά για τις λεπτομερείς ρυθμιστικές σχέσεις μεταξύ των μονοπατιών σηματοδότησης και των παραγόντων μεταγραφής, αλλά από τους προαναφερθέντες παράγοντες μεταγραφής, οι Eya1, οι παράλογοι Hox11, Pax2 και Six1 απαιτούνται για την έκφραση Gdnf και επομένως την ενεργοποίηση της σηματοδότησης RET, η οποία με τη σειρά της μεσολαβεί τα αποτελέσματά του μέσω των παραγόντων μεταγραφής Etv4 και -5[43,61-63]. Απαιτείται ουσιαστικά περισσότερη δουλειά για τη χαρτογράφηση των ακριβών ρυθμιστικών ρόλων των μονοπατιών σηματοδότησης, των μεταγραφικών στόχων και του φωσφοπρωτεϊνικού ελέγχου των κυτταρικών συμβάντων κατά την πρώιμηνεφρόεπαγωγή.Ureteric Bud Branching Morphogenesis Orchestrates EmbryonicΝεφρόΑνάπτυξη και Σχηματισμός ΝεφρώναΜετά την πρώτη διχοτόμηση UB και δημιουργία μετανεφρικού μεσεγχύματος, η διακλάδωση συνεχίζεται για 12 επιτυχημένους κύκλους για να ολοκληρωθεί το 85 τοις εκατό των γεγονότων διακλάδωσης έως την E16.5, μετά την οποία η φάση επιμήκυνσης του κορμού UB και η ολοκλήρωση των τελικών γενεών διακλάδωσης συμβαίνουν πριν από τη γέννηση[49,50,64]. Κυτταρικά, η διακλάδωση της UB συμβαίνει μέσω του πολλαπλασιασμού τόσο στις άκρες όσο και στους κορμούς, με τη διαφορά ότι οι κυτταρικοί κύκλοι είναι σημαντικά ταχύτεροι στα άκρα από ότι στους κορμούς[63,65]. Οι κυτταρικές διαιρέσεις στο UB χρησιμοποιούν μια μοναδική διαδικασία μίτωσης του αυλού, όπου τα επιθηλιακά κύτταρα αποκολλώνται μερικώς από το επιθηλιακό φύλλο για να διαιρεθούν στην περιοχή του αυλού ακολουθούμενη από επανεισαγωγή των μητρικών και θυγατρικών κυττάρων πίσω στο επιθήλιο λίγα κύτταρα μακριά το ένα από το άλλο[66]. Μια τέτοια διαδικασία απαιτεί εκτεταμένες κυτταρικές κινήσεις,τα οποία καθίστανται δυνατά μέσω της δυναμικής και σταθερής αναδιαμόρφωσης των συμφύσεων και του κυτταροσκελετού της ακτίνης που απαιτείται για την πρόοδο της κανονικής διακλάδωσης[42,63,67—69]. Εκτός από τον πολλαπλασιασμό, η επιμήκυνση και η λέπτυνση του κορμού UB συμβαίνουν μέσω προσανατολισμένων κυτταρικών διαιρέσεων και κυτταρικών αναδιατάξεων γνωστών ως συγκλίνουσα επέκταση[70,71], που επίσης πιθανότατα θα συνεχίσουν να συμβάλλουννεφρόανάπτυξη μετά τη γέννηση.Ένας συνδυασμός μαθηματικής μοντελοποίησης και υψηλής ακρίβειας απεικόνισης έχει δημιουργήσει νέες πληροφορίες που αμφισβητούν την παραδοσιακή άποψη του προτύπου διακλάδωσης UB που είναι μια στερεοτυπική επανάληψη διχοτόμων διακλαδώσεων με περιστασιακή τριχοτόμηση και πολύ σπάνια γεγονότα πλευρικής διακλάδωσης που παρατηρούνται κυρίως σε καλλιέργειανεφρά [50,72]. Ένα διφασικό, εξαρτώμενο από το χρόνο μοτίβο διακλάδωσης προτάθηκε πρόσφατα με βάση τα ευρήματα ότι η ταχεία και αναπαραγώγιμη διακλάδωση κατά την πρώιμηνεφρόΗ ανάπτυξη (έως E15,5 σε ποντίκια) ακολουθείται από περισσότερα μη στερεότυπα διακλαδιστικά συμβάντα πιο κοντά στη γέννηση όταν ο ρυθμός σχηματισμών νέων άκρων είναι επίσης σημαντικά μειωμένος[64]. Αυτό προτείνεται για την πρόοδο δημιουργίας μεταβλητότητας στην τρισδιάστατη δομή της λήψης UB. Υπάρχει υποστήριξη για ασυμμετρία στη διακλάδωση UB[73], αλλά τα σήματα που συμβάλλουν 4o στην επιβράδυνση και την τελική διακοπή της μορφογένεσης του UB παραμένουν άπιαστα.

Πληθυσμοί προγονικών νεφρώνΤο εμβρυϊκόνεφρό,Σε αντίθεση με την ώριμη μορφή του, περιέχει προγονικά κύτταρα που μπορούν να συναρμολογήσουν ολόκληρο τον συλλεκτικό πόρο, τον συνδετικό ιστό του στρώματος και ολόκληρο τον νεφρώνα με τα λειτουργικά του τμήματα (Εικόνα2) [43,74,75]. Το μετανεφρικό μεσέγχυμα που γειτνιάζει με την άκρη UB της τάφρου, που ονομάζεται «μεσέγχυμα καπακιού», είναι η πηγή του νεφρώνα {πρόγονοι 一ένας κυτταρικός πληθυσμός που ανανεώνεται μόνος του κατά τη διάρκεια κάθε γύρου διακλάδωσης του άκρου UB και διατηρείται μέχρι τα τέλη της κύησης στα ανθρώπινα και πρώιμα μεταγεννητικά στάδια σε ποντίκια, μετά από τα οποία αυτή η πηγή νέων νεφρώνων χάνεται αμετάκλητα[13,47,50]. Οι πρόγονοι νεφρώνων, που περιβάλλουν κάθε άκρο UB, χαρακτηρίζονται καλύτερανεφρώνπρογονικό πληθυσμό και συζητούνται χωριστά στην ειδική ενότητα. Το άκρο UB φιλοξενεί έναν άλλο εμβρυϊκό πρόγονο πληθυσμό, ο οποίος είναι ικανός να συμπληρώσει το σύστημα συλλεκτικών αγωγών του ώριμουνεφρόαλλά έχει ήδη χαθεί οριστικά στη μήτρα. Αυτοανανεούμενοι στρωματικοί πρόγονοι περιβάλλουν τον πληθυσμό των προγονικών νεφρώνων και διαφοροποιούνται σε αισαγγειακά νοσήματα και νεφρικές ασθένειες (Εικόνα 3) [75].

Εικόνα 3. Η απεικόνιση του εμβρυϊκούνεφρό/s πληθυσμοί βλαστοκυττάρων. (Α) Σχηματική παρουσίαση διαφορετικώννεφρόβλαστοκύτταρα στις έμφυτες κόγχες τους που υπάρχουν κατά τη διάρκεια του θηλαστικούνεφρώνοργανογένεση. Ο διχαλωτός ουρητηρικός οφθαλμός (UB, ανοιχτό μπλε) έχει δύο άκρες που φιλοξενούν τους προγονικούς πόρους συλλογής (CDP, σκούρα μπλε ορθογώνια). Αμέσως δίπλα στον επιθηλιακό ουρητηρικό οφθαλμό βρίσκονται οι πρόγονοι του νεφρώνα (σκούρο κόκκινοι κύκλοι NR), οι οποίοι βρίσκονται στο διαμέρισμα του μεσεγχύματος του καλύμματος (CM) του μετανεφρικού μεσεγχύματος (MM, πράσινο). Το στέλεχος των προγονικών νεφρώνων εξαρτάται από τον εντοπισμό τους στη σχέση τους με τις άκρες των ουρητηρικών οφθαλμών. Οι πρόγονοι νεφρώνων που βρίσκονται στις μασχάλες του ουρητηρικού οφθαλμού αντιπροσωπεύουν περισσότερους διαφοροποιημένους προγόνους νεφρώνων (CNP, κόκκινοι κύκλοι), οι οποίοι μπορούν να ανακατέψουν μπρος-πίσω τους προγόνους του νεφρώνα στο μεσεγχυματικό διαμέρισμα του καλύμματος (NP, σκούρο κόκκινοι κύκλοι). Οι πλήρως αφοσιωμένοι πρόγονοι νεφρώνων καταλήγουν σε περισωληνάρια συσσωματώματα (PA, μωβ μπάλες), που είναι οι πρώτες πρόδρομες μορφές διαφοροποιημένων νεφρώνων. Τα πιο φλοιώδη μετανεφρικά μεσεγχυματικά (MM, πράσινα) κύτταρα είναι τα στρωματικά (S) κύτταρα, τα οποία περιέχουν επίσης τους στρωματικούς προγόνους (SP, κίτρινα-καφέ ορθογώνια) που περιβάλλουν το εξωτερικό στρώμα των προγονικών νεφρώνων. (Β) Εμβρυϊκόνεφρότην ημέρα 14,5 του

ανάπτυξη ποντικού χρωματισμένο με NCAM (κόκκινο), το οποίο επισημαίνει όλα τα προγονικά κύτταρα νεφρών και τα στρωματικά προγονικά κύτταρα του μετανεφρικού μεσεγχύματος. Η χρώση CALBINDIN (πράσινη) απεικονίζει το επιθήλιο του ουρητηρικού οφθαλμού. Τα βέλη δείχνουν σε ένα κατά προσέγγιση όριο νεφρώνα προς στρωματικό πρόγονο, οι αστερίσκοι σημειώνουν τις άκρες του ουρητηρικού οφθαλμού (πράσινες) όπου βρίσκονται οι πρόγονοι του αγωγού συλλογής και το PA οριοθετεί το προσωληνάριο συσσωμάτωμα. (Γ) Εμβρυϊκόνεφρότην ημέρα 14,5 της ανάπτυξης ποντικού χρωματίστηκε με SIX2 (ροζ), το οποίο απεικονίζει ειδικά μόνο τους προγονούς νεφρώνων και η καλμπινδίνη (πράσινο) επισημαίνει το επιθήλιο του ουρητηρικού οφθαλμού. Τα βέλη δείχνουν στους πιο φλοιώδεις προγόνους του νεφρώνα, οι οποίοι βρίσκονται σε άμεση επαφή με τους περιβάλλοντες στρωματικούς προγόνους που απεικονίζονται με πυρηνική χρώση Hoechst (μπλε). Οι αστερίσκοι σημειώνουν τις άκρες του ουρητηρικού οφθαλμού (πράσινες) όπου βρίσκονται οι πρόγονοι του αγωγού συλλογής, το διαμάντι δείχνει στους δεσμευμένους προγόνους του νεφρώνα, το PA οριοθετεί το προσωληνιώδες σύνολο και το RV είναινεφρώνφισαλίδα.

Συλλεκτικοί Προγονικοί ΑγωγοίΕίναι γνωστό εδώ και πολύ καιρό ότι το GDNF που εκφράζεται από τους προγόνους του νεφρώνα στο μετανεφρικό μεσέγχυμα είναι τόσο απαραίτητο όσο και επαρκές για την ανάπτυξη UB από τον νεφρικό πόρο[13,76-80]. Πιο πρόσφατα, η ενεργοποιημένη από το GDNF σηματοδότηση RET έχει αποδειχθεί ότι συντονίζει κυτταρικά συμβάντα που σχετίζονται με τη συλλογή συμπεριφορών προγονικών αγωγών[43]. Η αναγνώριση των Etv4 και Etv5 ως μεταγραφικών παραγόντων που μεσολαβούν στις επιδράσεις σηματοδότησης GDNF/RET στα κύτταρα-στόχους στις άκρες UB μαζί με πειράματα γενετικής επισήμανσης έδειξε ότι ένας σημαντικός αριθμός κυτταρικών κινήσεων συμβαίνει συνεχώς όχι μόνο εντός των άκρων UB αλλά και από συμβουλές για τις περιοχές του κορμού[41,42,61-63,81]. Είναι σαφές από τα πειράματα χίμαιρας ότι τα επιθηλιακά κύτταρα που προέρχονται από άγριου τύπου είναι ικανά να εποικίσουν τις άκρες και τους κορμούς UB, ενώ τα κύτταρα με ανεπάρκεια σήματος RET απέτυχαν να εγκατασταθούν στις άκρες. Έτσι, η σηματοδότηση GDNF/RET επηρεάζει τις κυτταρικές κινήσεις και τη θέση ενός μεμονωμένου κυττάρου σε μια δεδομένη UB, υποδηλώνοντας όχι μόνο ότι ο τρόπος με τον οποίο τα κύτταρα κινούνται εντός του επιθηλίου επηρεάζει τη μορφογένεση της διακλάδωσης του UB, αλλά και ότι ο εντοπισμός του κυττάρου εντός του UB επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό την ισχύ του .

Η σηματοδότηση GDNF/RET ρυθμίζει τους προγονικούς αγωγούς συλλογής μέσω της δραστηριότητας MAPK/ERK

Περαιτέρω εικόνα για τη λειτουργία του GNDF στη ρύθμιση της τύχης των κυττάρων UB προέκυψε από τις μελέτες που χρησιμοποιούν ένα μοντέλο ποντικού Gdnf, το οποίο στερείται την αμετάφραστη περιοχή 3' του γονιδίου (3'- UTR)[82]. Η εισαγωγή ενός ισχυρού σήματος βόειας αυξητικής ορμόνης polyA μετά το κωδικόνιο λήξης στον ενδογενή τόπο Gdnf καταργεί την κανονική λειτουργία 3'UTR και έχει ως αποτέλεσμα την υπερβολική παραγωγή ενδογενούς GDNF στα επίπεδα mRNA και πρωτεΐνης (Gdnf-υπερμορφικό αλληλόμορφο). Η αυξημένη έκφραση είναι πιθανό να οφείλεται στην έλλειψη θέσεων δέσμευσης για το microRNA και άλλες πρωτεΐνες δέσμευσης RNA που υπάρχουν κανονικά σε τέτοιες ρυθμιστικές περιοχές[82,83]. Η αυξημένη αλλά χωρικά άθικτη έκφραση του GDNF στα μεταλλαγμένα ποντίκια έχει ως αποτέλεσμα σοβαρά επεκτεινόμενα άκρα UB με κοντές κορμούς που οδήγησαν σε βραχείς και διευρυμένους ουρητήρες με λανθασμένες συνδέσεις με την ουροδόχο κύστη[84]. Η ανάλυση του μεταλλαγμένουνεφράέδειξε ότι ο σχηματισμός μιας διευρυμένης πρωτοπαθούς UB αποδίδεται τουλάχιστον εν μέρει στην παροδικά αυξημένη μίτωση στον ουραίο νεφρικό πόρο στο E10,5, το στάδιο που ξεκινά ο σχηματισμός πρωτογενούς UB. Στη συνέχεια, ο μιτωτικός δείκτης των επιθηλιακών κυττάρων του άκρου UB ομαλοποιείται γρήγορα ταυτόχρονα με ένα κύμα απόπτωσης στον αυλό του UB. Αυτό μπορεί να υποδηλώνει ότι τονεφρόέχει έναν εγγενή μηχανισμό που προσπαθεί να αποκαταστήσει τη φυσιολογική μορφολογία υπό παθολογικές καταστάσεις. Τα πειράματα κυτταρικής παρακολούθησης αποκάλυψαν την παρεμπόδιση της μετανάστευσης στα επιθηλιακά κύτταρα του άκρου, τα οποία κόλλησαν στις άκρες και δεν κατάφεραν να γεμίσουν και να επιμηκύνουν τους κορμούς του UB. Αυτό καταδεικνύει ότι το GDNF υποστηρίζει τη συλλογή της επέκτασης του προγονικού πόρου καθώς οι άκρες UB παραμένουν διευρυμένες λόγω του ελαττώματος μετανάστευσης σε όλη τη μορφογένεση των νεφρών.

Οι σκόνες CISTANCHE ΘΑ ΒΕΛΤΙΩΣΟΥΝ ΤΟΝ ΝΕΦΡΟ/ΝΕΦΡΟ ΠΟΝΟ

Τα δικά μας αποτελέσματα δείχνουν ότι το GDNF επηρεάζει τη συλλογή των προγονικών κυττάρων του αγωγού μέσω της ενεργοποίησης της ενεργοποιημένης από μιτογόνο πρωτεϊνικής κινάσης (MAPK)/της εξωκυτταρικής κινάσης που ρυθμίζεται με σήμα (ERK)[84]. Αυτό υποστηρίζεται από τα προηγούμενα μοντέλα μεταλλαγμένων RET, όπου η ενεργοποίηση MAPK/ERK αποκλείστηκε[85,86]. Μόνο η αναστολή MAPK/ERK, όχι η αναστολή PI3K/AKT ή SRC, διασώζει τη μορφολογία του άκρου UB και το μήκος του κορμού στονεφράμε ενδογενώς αυξημένο GDNF. Ζωντανή απεικόνιση της ανάπτυξηςνεφράεκφράζοντας έναν βιοαισθητήρα που βασίζεται σε μεταφορά ενέργειας συντονισμού φθορισμού (FRET) για ERK έχει δείξει το μοτίβο δυναμικής ενεργοποίησης με σημαντική ετερογένεια όχι μόνο μεταξύ ιστών (άκρες UB έναντι μεσέγχυμα καπακιού) αλλά και μεταξύ φαινομενικά ομοιογενών πληθυσμών κυττάρων[87]. Η ετερογένεια στην ενεργοποίηση MAPK/ERK είναι αξιοσημείωτα εμφανής στις συμβουλές UB, όπου η ενεργοποίηση υψηλής και χαμηλής MAPK/ERK είναι φαινομενικά τυχαία διάσπαρτη στο επιθήλιο, υποδηλώνοντας έναν ρόλο για την ταξινόμηση κυττάρων. Η ειδική για το UB γενετική απενεργοποίηση MAPK/ERK (Hoxb7Cre;Mek1fl/fl;Mek2-/-) δείχνει έναν εντελώς αντίθετο φαινότυπο από τις διευρυμένες άκρες UB στο Gdnf-hypermorphicνεφρά, καθώς οι άκρες με έλλειψη MAPK/ERK παραμένουν λεπτές και αποτυγχάνουν να επεκταθούν σε δομές αμπούλας[88]. Αυτό κατέδειξε την ουσιαστική απαίτηση της ενεργοποίησης MAPK/ERK για σχηματισμό νέων κλαδιών στις άκρες UB, οι οποίες επιμηκύνονται αλλά πολύ σπάνια αλλάζουν την κατεύθυνση ανάπτυξης, με αποτέλεσμα ένα υπεραπλουστευμένο δέντρο UB καινεφρώνυποδυσπλασία. Μοριακά, η δραστηριότητα MAPK/ERK φαίνεται σημαντική όχι μόνο για την εξέλιξη της φάσης του κυτταρικού κύκλου G-to-S αλλά και για τις φυσιολογικές κυτταρικές συμφύσεις που προκαλούνται από PAXILLIN και E-CADHERIN. Δεδομένης της σημασίας του MAPK/ERK και της E-CADHERIN στα εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα[89-92], μελλοντικά πειράματα που εξετάζουν τις ρυθμιστικές τους σχέσεις στο πλαίσιο τουνεφρόΗ ανάπτυξη μπορεί να προσφέρει ενδιαφέρουσες πληροφορίες σχετικά με τη ρύθμιση των προγονικών αγωγών συλλογής.

Με βάση την παρατήρηση ότι η διακλάδωση UB λαμβάνει χώρα μόνο στις άκρες στις περισσότερες περιπτώσεις και δημιουργεί πάντα νέες άκρες με παρόμοια δυνατότητα διακλάδωσης, οι μελέτες που περιγράφονται εδώ κατέθεσαν αρχικά μια υπόθεση ότι οι άκρες UB διαφέρουν από τους κορμούς. Η λεπτομερής ανάλυση των απεικονιστικών μελετών επιβεβαίωσε στη συνέχεια ότι οι άκρες UB είναι οι θέσεις όπου κατοικεί ο προγονικός πληθυσμός για τη συλλογή των αγωγών και του ουρητήρα. Περαιτέρω γενετικές μελέτες έχουν αποκαλύψει ότι απαιτείται σηματοδότηση Notch για τη διαμόρφωση της κατανομής των FOXI1 plus κύριου και AQP2 συν παρεμβαλλόμενων κυττάρων εντός του ώριμου συλλεκτικού πόρου, ενώ αρκετά πρόσθετα γονίδια, συμπεριλαμβανομένων τουλάχιστον της μεθυλοτρανσφεράσης Dotll και των παραγόντων μεταγραφής p63 και Tfcp2L1 συμβάλλουν στην ισορροπημένη διαφοροποίηση του κάθε τύπο κυττάρου[93-100](για μια πιο λεπτομερή επισκόπηση, βλέπε, π.χ.[101,102]). Μένει να μελετηθεί εάν η συντήρηση και η απώλεια του προγονικού πόρου πριν από τη γέννηση έχει κάποια σχέση με την προηγουμένως αναφερθείσα διφασική και εξαρτώμενη από το χρόνο τοπολογία διακλάδωσης UB[64].

Στρωματικά προγονικά κύτταραονεφρώνΤο στρώμα αποτελείται από το διάμεσο, το μεσάγγιο και τα περικύτταρα, που προέρχονται από τον θετικό πληθυσμό των προγονικών γονιδίων FOXD1-[103,104]. Οι στρωματικοί πρόγονοι διαφοροποιούνται επίσης σε τοιχογραφικά κύτταρα τουνεφρόαρτηρίες και αρτηρίδια, καθώς και τα μεσαγγειακά κύτταρα του σπειράματος, συμβάλλοντας έτσι σημαντικά στις λειτουργίες του νεφρώνα. Εκτός από τη βασική μεταγραφική ρύθμιση που παρέχεται από τουλάχιστον τα FoxD1, FoxG1, Gata3 και Pax2, οι στρωματικοί πρόγονοι εξαρτώνται από τη σηματοδότηση Notch[6,19,105-107]. Συγκεκριμένα, το Pax2 φαίνεται να σχηματίζει ένα όριο μεταξύ νεφρώνων και στρωματικών προγόνων για την κριτική καταστολή της στρωματικής ταυτότητας, ενώ η σηματοδότηση GATA2 και RBP-J/Notch, ανεξάρτητα το ένα από το άλλο, χρειάζονται για τη σωστήνεφρώνανάπτυξη των αγγείων. Πιο πρόσφατη μεταγραφική ανάλυση μονοκυττάρου της γενεαλογίας FOXD1 από έμβρυα ποντικού E18.5 έδειξε ότι, σε αυτό το στάδιο, η γενεαλογία μπορεί να υποδιαιρεθεί σε 17 ξεχωριστές ομάδες κυττάρων, υποδεικνύοντας μια αξιοσημείωτη κυτταρική ετερογένεια με διαφορετικά μεταγραφικά προγράμματα που οδηγούν την έκφραση γονιδίων σε αυτές τις συστάδες[108]. Επανανάλυση ανθρώπινου εμβρυϊκού που δημιουργήθηκε προηγουμένωςνεφρόΤα δεδομένα ενός κυττάρου επιβεβαίωσαν ότι αυτό δεν είναι ένα συγκεκριμένο φαινόμενο για το ποντίκι, καθώς ακόμη και σε ανθρώπινα δεδομένα, τα οποία δεν έχουν επιλεγεί ειδικά για τη στρωματική γενεαλογία, μπορούσαν να αναγνωριστούν 13 διαφορετικά στρωματικά σμήνη.

Πολλοί ρόλοι της στρωματικής γενεαλογίας βρίσκονται στην επικοινωνία με τις άλλες γενεαλογίες. Τα πρώιμα δεδομένα εντόπισαν ένα σήμα με τη μεσολάβηση ρετινοϊκού οξέος από το στρώμα στο RET στον ουρητηρικό οφθαλμό που ελέγχει τη διακλάδωση του ουρητηρικού οφθαλμού[22]. Ένας φαινότυπος διακλάδωσης, που συνδέεται με την καθοδική ρύθμιση του Aldh1a2 (ένα ουσιαστικό συστατικό της οδού σύνθεσης ρετινοϊκού οξέος) και του Ret παρατηρήθηκε επίσης στο ειδικό knockout του στρωματικού προγόνου του Wt1, αν και η διαταραγμένη διακλάδωση παρατηρήθηκε μόνο σε εμβρυϊκό μεταγενέστερο στάδιονεφρά [23], υποδηλώνοντας ότι αυτός δεν είναι απαραίτητα ο ρόλος των στρωματικών προγόνων αλλά περισσότερο των μεταγενέστερων τύπων κυττάρων στη στρωματική γενεαλογία. Από την άλλη πλευρά, η αφαίρεση των θετικών στρωματικών προγόνων Foxd1- οδηγεί σε αποκλεισμό της διαφοροποίησης των προγονικών νεφρώνων και αντ' αυτού έχει ως αποτέλεσμα ένα διευρυμένο μεσέγχυμα καλύμματος μέσω της απώλειας ενός μεσολαβούμενου από ΛΙΠΗ{4-YAP/TAZ σήμα που ρυθμίζει την απόκριση Wnt9b στους προγόνους του νεφρώνα[109]. Άλλα δεδομένα υποδεικνύουν ότι το FAT4 μπορεί να σηματοδοτεί μέσω DCHS1 αντί YAP/TAZ, καθώς το υπό όρους νοκ άουτ του Dchs1 στους προγονικούς νεφρώνες είχε ως αποτέλεσμα μια συγκρίσιμη διεύρυνση του μεσεγχύματος του καλύμματος, αλλά είναι ενδιαφέρον και στη μειωμένη διακλάδωση του ουρητηρικού οφθαλμού[110,111]. Αυτοί οι φαινότυποι διακλάδωσης διαμεσολαβούνται μέσω της άμεσης αλληλεπίδρασης του FAT4 και του DCHS1 με το RET, με απώλεια Fat4 που οδηγεί σε έναν υπερδραστήριο καταρράκτη RET-GFRA1-GDNF[21]. Τέλος, η απώλεια του Sall1 με τη μεσολάβηση Foxd1-Cre στο στρωματικό διαμέρισμα οδηγεί σε διευρυμένο μεσέγχυμα καλύμματος, πιθανώς μέσω του άμεσου ελέγχου της έκφρασης Fat4 από το SALL1[112]; Σε αυτή την περίπτωση, οι επιδράσεις στον ουρητηρικό οφθαλμό δεν μελετήθηκαν.

Είναι σαφές ότι τα κύτταρα από τη στρωματική γενεαλογία έχουν άμεσες επιδράσεις στην επιθηλιακή (ουρητηρικό οφθαλμό) και τη νεφρογονική γενεαλογία, επιτρέποντας έτσι μια συντονισμένη ανάπτυξη των διαφορετικών σειρών για να σχηματίσει μια λειτουργικήνεφρό. Το εάν αυτές οι λειτουργίες εκτελούνται από τους ίδιους τους στρωματικούς προγόνους ή από μεταγενέστερους τύπους κυττάρων αυτής της σειράς μένει να καθοριστεί, αλλά η λεπτομερής ανάλυση της ετερογένειας αυτής της σειράς που συζητήθηκε παραπάνω μπορεί να επιτρέψει την αναγνώριση νέων γονιδίων δεικτών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως οδηγοί Cre να μελετήσει λεπτομερέστερα αυτούς τους φαινοτύπους.

Nephron ProgenitorsΜετά την εγκαθίδρυση του μετανεφρικού μεσεγχύματος, λειτουργεί πρώτα για να δημιουργήσει ένα συγκεκριμένο περιβάλλον για να σχηματιστεί το πρωτογενές UB ακριβώς στη σωστή θέση[113-119]. Το μετανεφρικό μεσεγχύμα στη συνέχεια προάγει την έναρξη της μορφογένεσης διακλάδωσης της UB, η οποία απαιτείται για την επιβίωση και την οργάνωσή του σε μια νεφρογενή θέση που παρέχει κύτταρα για νεφρογένεση μέχρι τη διακοπή του νεφρογόνου προγράμματος[5,48,120]. Η νεφρογόνος κόγχη (Εικόνα 1) είναι μια συνεκτική δομή από τρία έως πέντε κυτταρικά στρώματα, όπου το πρώτο κυτταρικό στρώμα αλληλεπιδρά στενά με το επιθήλιο UB και ο υπόλοιπος πληθυσμός περιβάλλεται από άλλους προγονικούς και στρωματικά κύτταρα. Η ζωντανή απεικόνιση της θέσης παρέχει ενδείξεις ότι οι πρόγονοι νεφρώνων είναι πολύ κινητικοί και αλληλεπιδρούν ενεργά με όλους τους άλλους προγόνους και μπορούν ακόμη και να μεταπηδήσουν από τη μια θέση στην άλλη[37,121,122].

Λόγω της επαναλαμβανόμενης διακλάδωσης UB, η νεφρογόνος θέση αντιμετωπίζει μια συνεχή μορφολογική πρόκληση. Πρώτον, ο μη διαφοροποιημένος πληθυσμός των προγονικών νεφρώνων, ο οποίος είναι αρχικά μια ομοιόμορφη θέση που περιβάλλει το άκρο UB, πρέπει να χωριστεί σε δύο διακριτούς πληθυσμούς κατά τη διχοτόμηση του άκρου. Μετά από αυτό, τα προγονικά κύτταρα πρέπει να παραμείνουν σε επαφή με τα αιώνια, νεοδημιουργούμενα άκρα. Η σύνδεση που δημιουργείται από την πιο γειτονική υποομάδα προγονικών νεφρώνων στο UB με τα κύτταρα της κορυφής UB είναι ζωτικής σημασίας για την ακεραιότητα ολόκληρης της θέσης. Μοριακά, διαμεσολαβείται τουλάχιστον μέσω της ιντεγκρίνης a8 (ITGa8), η οποία ρυθμίζεται προς τα πάνω κατά την επαφή και εντοπίζεται έντονα στις εγγύς μεμβράνες που αγγίζουν το επιθήλιο της κορυφής όπου αλληλεπιδρά με τον συνδέτη NPNT (νεφρονεκτίνη) που υπάρχει στο UB.[123,124]. Οι πρόγονοι νεφρώνων εκφράζουν πολλές πρόσθετες πρωτεΐνες προσκόλλησης, π.χ. NCAM1, CDH2, -11 και CTNND1, οι οποίες είναι όλες πιθανό να συμβάλλουν στη συνοχή της θέσης[69,125,126].

Η δεύτερη πρόκληση είναι ο ενεργός κυτταρικός διαχωρισμός εντός της νεφρογόνου θέσης, ο οποίος λαμβάνει χώρα μόνο σε ορισμένα κύτταρα που υποβάλλονται σε σήματα διαφοροποίησης στο περιβάλλον που είναι γεμάτο αλληλεπικαλυπτόμενα στοιχεία που προάγουν ταυτόχρονα και τα δύοαυτοανανέωσηςκαι διαφοροποίηση. Τρίτον, οι συνολικοί αριθμοί θέσεων και οι συνδυασμένοι όγκοι τους αυξάνονται προς το τέλος της οργανογένεσης, αλλά η ποσότητα των προγονικών κυττάρων νεφρώνων σε κάθε μεμονωμένη θέση μειώνεται ταυτόχρονα. Ενώ όλα αυτά συμβαίνουν, κάθε θέση πρέπει να διατηρεί επαρκείς προγόνους μέσω άφθονου πολλαπλασιασμού, αν και το μήκος του κυτταρικού κύκλου αυξάνεται με την πάροδο του χρόνου[48,50,127].

Οι μεμονωμένοι πρόγονοι εμφανίζουν κολονοστοιχία και επίμηκες σχήμα κυττάρου, με τη συσκευή Golgi να βρίσκεται στο άπω μισό του κυττάρου, αλλά μετά την αποκόλληση από το άκρο, οι πρόγονοι υιοθετούν ένα πιο στρογγυλό σχήμα που πιθανώς αντανακλά τις δυναμικές αλλαγές στις κυτταρικές συμφύσεις τους[122,126,128]. Προς το τέλος της ύπαρξής τους, ο εντοπισμός του προγονικού νεφρώνα περιορίζεται σε θέσεις πιο πλευρικά προς την άκρη[48], υποδηλώνοντας μείωση της ρυθμιστικής επίδρασης του UB στην εξειδικευμένη οργάνωση. Επιπλέον, σαφή σημάδια προοδευτικής γήρανσης αναφέρονται στους ηλικιωμένους έναντι των νέων προγονικών νεφρών, συμπεριλαμβανομένων διαφορών στη ριβοσωματική βιογένεση, το μήκος του κυτταρικού κύκλου και τη σύνθεση της εξωκυτταρικής μήτρας[127].

Συμπληρώματα CISTANCHEΘΑ ΒΕΛΤΙΩΣΕΙ ΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΩΝ ΝΕΦΡΩΝ/ΝΕΦΡΩΝ

Molecular Determinants of Nephron ProgenitorsΌπως οι προγονικοί αγωγοί συλλογής, οι πρόγονοι νεφρώνων αντιπροσωπεύουν επίσης έναν ετερογενή πληθυσμό. Οι πρόγονοι εμφανίζουν διαφορές ειδικά στη διάρκεια του κυτταρικού τους κύκλου και στα προφίλ έκφρασης, π.χ., homeobox 2 (SIX2) και Cbp/p300-αλληλεπιδρώντος transactivator 1 (CITED1), που σχετίζονται με την κατάσταση διαφοροποίησης οποιουδήποτε δεδομένου πρόγονος[5,129,130]. Οι ακριβείς μηχανισμοί μέσω των οποίων σχηματίζονται χωρικά διακριτές προγονικές υποομάδες χρειάζονται περαιτέρω διερεύνηση, αλλά φαίνεται ότι οι πρόγονοι νεφρώνων δεν διαστέλλονται κλωνικά καθώς κάθε θυγατρικό κύτταρο είναι μάλλον στοχαστικά διασκορπισμένο μετά τις κυτταρικές διαιρέσεις[50,122,131]. Τα πιο αδιαφοροποίητα NP εκφράζουν υψηλά επίπεδα SIX2 και CITED1 και αυτοανανεώνονται αργά μέσω ενός παρατεταμένου κυτταρικού κύκλου. Οι δεσμευμένοι πρόγονοι δεν εκφράζουν πλέον το CITED1 και έχουν χαμηλότερο SIX2, κάνουν ταχύτερο κύκλο και είναι ευαίσθητοι στην επαγωγή νεφρώνων[50,132]. Ενώ το Six2 απαιτείται για τη διατήρηση αδιαφοροποίητων των προγονικών νεφρώνων, το Cited1, ακόμη και απουσία του στενού μέλους της οικογένειάς του Cited2, δεν φαίνεται απαραίτητο για τις προγονικές συμπεριφορές[5,133,134].

Πρόσφατες αναφορές υποδηλώνουν κάποια ευελιξία στη δέσμευση των προγονικών νεφρώνων, καθώς αυτοί οι πρόγονοι που εκφράζουν το Wnt4, και έτσι προκαλούνται μοριακά για τη διαδρομή διαφοροποίησης, μπορούν ακόμα να ξεφύγουν από τις δομές πρόδρομων νεφρώνων για να επανενωθούν στην αδιαφοροποίητη θέση[135]. Αυτοί οι δραπέτες συμπεριφέρονται διακριτά από την πλειονότητα των επαγόμενων προγόνων καθώς μειώνουν την έκφραση Wnt4 και αποκτούν ξανά ένα προφίλ προγονικού που είναι σε θέση να υποστηρίξει μακροπρόθεσμααυτοανανέωσηςχωρητικότητα[135,136]. Αυτό, μαζί με την υψηλή συνολική κινητικότητα, υποστηρίζει την άποψη περίπλοκων μοριακών δικτύων στη ρύθμιση των προγονικών νεφρώνων, όπου τα επίπεδα σηματοδότησης μπορεί να παίζουν μεγαλύτερο ρόλο από ό,τι εκτιμήθηκε προηγουμένως. Πράγματι, οι αλλαγές στα επίπεδα σηματοδότησης έχουν επίσης προταθεί ότι συμβάλλουν στη διακοπή της νεφρογένεσης, κατά την οποία οι πρόγονοι νεφρώνων εξέρχονται από την αδιαφοροποίητη θέση με επιταχυνόμενη ταχύτητα χωρίς να παρουσιάζουν δραματική μείωση στον πολλαπλασιασμό ή αύξηση της απόπτωσης[13,47-50,127,137-139]. Αυτά τα δεδομένα υποδεικνύουν ότι η δεξαμενή των προγόνων εξαντλείται λόγω της αυξημένης διαφοροποίησης, η οποία εξαντλεί την προγονική θέση του νεφρώνα έως την τέταρτη ημέρα μετά τη γέννηση στα ποντίκια και κατά τις τελευταίες εβδομάδες κύησης στους ανθρώπους.

Η συντήρηση του Nephron Progenitor εξαρτάται από τις δραστηριότητες της κλασικής διαδρομής σηματοδότησηςΤα τελευταία είκοσι περίπου χρόνια, η μεταγραφική ρύθμιση της διατήρησης των προγονικών νεφρώνων και οι επαγωγικές ενδείξεις που πυροδοτούν τη διαφοροποίηση των προγονικών νεφρώνων προς τη μοίρα του νεφρώνα ήταν το επίκεντρο εντατικής έρευνας[34,56,140-142]. Η πλειονότητα των οδών σηματοδότησης που είναι ενεργές κατά την εμβρυογένεση εμπλέκονται επίσης στη ρύθμιση των προγονικών νεφρώνων[3,18,58,143]. Οι διακριτοί ρόλοι των ενδοκυτταρικών καταρρακτών που ενεργοποιούνται κατάντη των αλληλεπιδράσεων συνδέτη-υποδοχέα πρόκειται να αποκαλυφθούν μόλις[4,144]. Για χάρη αυτής της ανασκόπησης, θα επικεντρωθούμε στους ρόλους της WNT/p-κατενίνης, του IGF2/FGF, των microRNAs και της επαγόμενης από mTOR σηματοδότησης στη συντήρηση και την εξάντληση των προγονικών νεφρώνων.

Το μονοπάτι WntΤα κλασικά πειράματα επαγωγής και η χρήση χημικών αγωνιστών/ανταγωνιστών έχουν δείξει ότι η παροδική ενεργοποίηση WNT/p-κατενίνης διεγείρει τους προγόνους του νεφρώνα που κατοικούν στο καπάκι του μεσεγχύματος να υποστούν μετασχηματισμό μεσεγχύματος σε επιθήλιο και στη συνέχεια να διαφοροποιηθούν σε επιθήλιο νεφρώνα[145-148]. Αυτή η άποψη υποστηρίζεται από πρώιμες μελέτες απενεργοποίησης γονιδίων, οι οποίες καθιέρωσαν την απαίτηση των Wnt4 και Wnt9b για διαφοροποίηση νεφρώνων και πρότειναν κάποιο λειτουργικό πλεονασμό με την ενεργοποίηση NOTCH[149-151]. Η ενεργοποίηση της p-κατενίνης (CTNNB1) μέσω της εξαναγκασμένης σταθεροποίησής της σε SIX2-θετικούς προγονικούς νεφρώνες προκαλεί διαφοροποίηση νεφρώνων, αλλά έχει αποδειχθεί ότι διατηρεί επίσης την ομάδα αδιαφοροποίητων προγονικών νεφρώνων μέσω της άμεσης ρυθμιστικής αλληλεπίδρασης με το SIX2 και της συνεργασίας με το MYC[136,148,152,153]. Το επίπεδο ενεργοποίησης του σήματος φαίνεται να είναι ο βασικός καθοριστικός παράγοντας του κυτταρικού αποτελέσματος της οδού p-κατενίνης/WNT.

Κατά συνέπεια, οι λεπτές αλλαγές στα επίπεδα δραστηριότητας σηματοδότησης φαίνεται να υπαγορεύουν κρίσιμα την απόφαση της μοίρας στη δεξαμενή προγονικών νεφρώνων, καθώς το Wnt9b έχει επίσης αποδειχθεί ότι υποστηρίζει τη συντήρηση των προγόνων ρυθμίζοντας θετικά τον πολλαπλασιασμό[154,155]. Ένας άλλος συνδέτης WNT που προέρχεται από το UB, ο Wnt11, είναι απαραίτητος για τη φυσιολογική συντήρηση των προγονικών νεφρώνων μέσω της λειτουργίας του στη μεσολάβηση της αλληλεπίδρασης μεταξύ των προγονικών κυττάρων και των κυττάρων της κορυφής UB[128]. Η διαμόρφωση της δραστηριότητας σηματοδότησης WNT μέσω των R-spondins 1 και 3 πιθανώς εμπλέκεται στη ρύθμιση του επιπέδου σηματοδότησης, αλλά οι ακριβείς μηχανισμοί παραμένουν προς μελέτη, καθώς η απενεργοποίηση των R-Spondins έχει μόνο μια ήπια επίδραση στη διάδοση των προγονικών[156]. Η κυριαρχία του μονοπατιού WNT/p-catenin έχει αμφισβητηθεί σε μελέτες που αποκαλύπτουν την έκφραση των συστατικών σηματοδότησης NFAT και Ca2 συν σε όλη τη νεφρογένεση[157-159], αλλά οι ακριβείς ρόλοι τους περιμένουν περαιτέρω λειτουργικά στοιχεία.

Επαγόμενη από FGF Σηματοδότηση υποδοχέα κινάσης τυροσίνηςΗ προδιαγραφή και η επιβίωση της νεφρογόνου γενεαλογίας απαιτεί λειτουργική σηματοδότηση FGF[160]. Μια in vitro εξέταση προσδεμάτων που υποστηρίζουν προγονικούς νεφρώνες πρότεινε ότι τα FGF 1,2,9 και 20, καθώς και ο επιδερμικός αυξητικός παράγοντας (EGF), που μπορεί να απαιτούν συνεργατική λειτουργία με FGF, μπορούν να προάγουν τον πολλαπλασιασμό τους[161]. Μελέτες γενετικής αδρανοποίησης υποδεικνύουν ότι η σηματοδότηση προς τα κάτω των υποδοχέων FGF 1/2, που προκαλείται ειδικά από τους FGF9 και -20, εξακολουθεί να είναι κρίσιμη για τη διατήρηση τηςαυτοανανέωσηςκαθώς η απενεργοποίηση των προσδεμάτων Fgf1 και -2 μόνοι ή σε συνδυασμό δεν επηρεάζει τους προγονικούς νεφρώνες[160,162-164]. Ομοίως, όπως φαίνεται για τη γενεαλογία UB, ο αρνητικός ρυθμιστής RTK SPROUTY1 λειτουργεί για να εξισορροπεί ένα κατάλληλο επίπεδο θετικής σηματοδότησης στη νεφρογόνο θέση για τον έλεγχο του στελέχους των προγόνων[119,165-168]. Οι εγγενείς πληθυσμοί ενδοκυτταρικοί καταρράκτες που προκαλούνται κατάντη των FGFRs σε προγονικούς νεφρώνες περιλαμβάνουν MAPK/ERK, MAPK/JNK και PI3K[87,121,169-171]. Η αδρανοποίηση του MAPK/ERK (Six{1}} TGCtg/ plus ;Mek1fl/fl;Mek2-/-) για τον προγονικό νεφρώνα έχει ως αποτέλεσμα εξασθενημένο πρόγονοαυτοανανέωσηςκαι αποδιοργάνωση της προγονικής θέσης λόγω της μειωμένης έκφρασης του PAX2, η οποία απαιτείται για τη διατήρηση της ταυτότητας του προγονικού νεφρώνα και τη φυσιολογική λειτουργία της αλληλεπίδρασης από τη θέση προς την εξωκυτταρική μήτρα που προκαλείται από ITGA8-[87,105,123,172]. Μαζί με τα πρόσθετα ελαττώματα στην εξέλιξη της διαφοροποίησης των πρόδρομων νεφρώνων, ο ειδικός για τον προγονικό φαινότυπο αδρανοποίησης MAPK/ERK του νεφρώνα παρουσιάζει στενές ομοιότητες με την απώλεια του FGF8/9/20, υποστηρίζοντας τη βασική του λειτουργία ως μεσολαβητή πολλαπλών λειτουργιών σηματοδότησης FGF που πιθανώς απαιτούν θέση μέσω του κανονισμού PAX2[87,160,162].

Η μόνιμη απώλεια των προγονικών νεφρών τερματίζει τη νεφρική ανάπτυξηΈχει αποδειχθεί ότι οι συνεργιστικές δράσεις όχι μόνο του PI3K με σηματοδότηση WNT/p-κατενίνης αλλά και με σηματοδότηση JNK και FGF9 που προκαλείται από BMP διασφαλίζουν τη σωστή εξέλιξη του κυτταρικού κύκλου και το στέλεχος στους προγόνους του νεφρώνα[121,138,173]. Ωστόσο, οι μοριακές αιτίες που οδηγούν στην τελική εξάντληση των προγονικών νεφρώνων στο τέλος της οργανογένεσης πρόκειται να αποκαλυφθούν μόλις.

Πειραματική κατάλυση νεφρώνα με κρυοτραυματισμό κατά την πρώιμη μεταγεννητική περίοδο, όταν οι πρόγονοι νεφρώνων εξακολουθούν να υπάρχουν στο ποντίκινεφρό,υποδηλώνει ότι δεν μπορούν να στρατολογηθούν πρόσθετοι πρόγονοι νεφρώνων στο σημείο του τραυματισμού και υποστηρίζει την άποψη ότι ο τελικός αριθμός νεφρώνων είναι προκαθορισμένος κατά τη γέννηση σε ποντίκινεφρά [174]. Πρόσφατες δημοσιεύσεις δείχνουν ότι τουλάχιστον η επαγόμενη από BMP σηματοδότηση SMAD και ο στόχος των θηλαστικών της ραπαμυκίνης (mTOR) δραστηριότητας μπορεί να εμπλέκονται στον καθορισμό του χρόνου απώλειας προγονικών νεφρώνων, ενώ η σωστή σύνθεση μικρο-RNA απαιτείται σαφώς για την τελική τους εξάντληση[138,175-177].

Το 2015, η ομάδα του Oxburgh ανέφερε ότι η χημική αναστολή της σηματοδότησης BMP/SMAD1/5 από LDN-193189 οδηγεί σε υπερπλαστικέςνεφράμε περισσότερους νεφρώνες από ό,τι σε θεραπεία με όχημανεφρά [138]. Παρά τον εντοπισμό μιας θέσης συνθετικού προγονικού νεφρώνα ικανή για προγονικό πολλαπλασιασμό, η αναστολή BMP δεν χρησιμοποιείται για μακροχρόνιες καλλιέργειες προγονικών νεφρώνων ή σε πρωτόκολλα διαφοροποίησης προερχόμενων από βλαστοκύτταρανεφρόοργανοειδή[138,178-180].

Η γενετική μείωση της δόσης του αναστολέα mTOR Hamartin (Tsc1) έχει αποδειχθεί ότι διατηρεί τα κύτταρα NP μία ημέρα περισσότερο από ό,τι στα ποντίκια ελέγχου και αυξάνει την παροχή νεφρώνων κατά 25 τοις εκατό[175]. Πιο δραματική μεταγεννητική διατήρηση των προγονικών νεφρώνων ανιχνεύθηκε σε ποντίκια που υπερεκφράζουν την πρωτεΐνη Lin28 που δεσμεύει το RNA, η οποία ρυθμίζει την έκφραση μιας ποικιλίας γονιδίων είτε δεσμεύοντας απευθείας με mRNA είτε αναστέλλοντας την επεξεργασία της οικογένειας Let7- των microRNAs[177]. Συνεπώς, η ίδια η καταστολή του Let-7 παρατείνει σημαντικά τη διάρκεια ζωής του προγονικού νεφρώνα και έχει ως αποτέλεσμα τη βελτίωσηνεφρός λειτουργικόςΠαράμετροι[176]. Αυτά τα πειράματα υποδεικνύουν ότι η καταργημένη ρύθμιση των επιπέδων του mRNA και της σταθερότητας που οδηγεί σε ευρεία αύξηση της γονιδιακής ενεργοποίησης μπορεί να ξεπεράσει το κανονικό πρόγραμμα διακοπής της νεφρογένεσης. Παρά το μεγάλο δυναμικό της ρύθμισης της ρύθμισης του microRNA, αυτά τα μοντέλα δείχνουν είτε άμεση ογκογένεση είτε σχετίζονται με αυξημένη ενεργοποίηση του τόπου Igf2/H19, που είναι το πιο σημαντικό ογκογονίδιο στην παιδιατρικήνεφρόκαρκίνος γνωστός ως όγκος Wilms[181,182].

Η αιτία των όγκων WilmsΓια μεγάλο χρονικό διάστημα, τα μόνα γονίδια που ήταν γνωστό ότι ήταν μεταλλαγμένα ή απορυθμισμένα στους όγκους Wilms ήταν τα WT1, IGF2 και γονίδια που συνδέονται με την κανονική σηματοδότηση WNT (CTNNB1, WTX/AMER1), αλλά πρόσφατα έργα αλληλούχισης μεγάλης κλίμακας έχουν επεκτείνει σημαντικά τον αριθμό των γονίδια που συνδέονται με την ογκογένεση Wilms. Ως μια εξαιρετική πρόσφατη ανασκόπηση σχετικά με τη γενετική των όγκων Wilms είναι διαθέσιμη[183], εδώ εστιάζουμε σε μερικά μεγαλύτερα θέματα και τις επιπτώσεις τους για την κατανόηση της βιολογίας των όγκων Wilms σε σχέση μενεφρόανάπτυξη.

Η πρώτη ομάδα γονιδίων όγκου Wilms εκφράζεται και εμπλέκεται άμεσα στον έλεγχο των προγονικών κυττάρων του νεφρώνα. Αυτά τα γονίδια περιλαμβάνουν μεταγραφικούς παράγοντες WT1, CTNNB1, SIX1, SIX2, EYA1 και MYCN. Ένα λογικό συμπέρασμα από αυτό θα ήταν ότι η διαταραχή της φυσιολογικής βιολογίας NPC είναι η βασική αιτία των όγκων Wilms.

Η δεύτερη ομάδα γονιδίων όγκου Wilms είναι τα γονίδια επεξεργασίας miRNA (miRNAPGs) υπεύθυνα για τη βιοσύνθεση των miRNAs. Αυτή η ομάδα αποτελείται από τα DROSHA, DICER, DGCR8, XPO5, TARBP2, LIN28 και DIS3L2. Η βιολογική αιτιολογία για τις μεταλλάξεις τους στον όγκο Wilms είναι ασαφής. Είναι εντυπωσιακό, ωστόσο, ότι οι μεταλλάξεις σε μια τόσο φαινομενικά γενικά σημαντική βιολογική διεργασία προκαλούν ένα τόσο ρητό και ειδικό για τον ιστό αναπτυξιακό πρόβλημα. Θα ήταν ενδιαφέρον να δούμε εάν οι μεταλλάξεις miRNAPG στους όγκους Wilms οδηγούν σε αλλαγές σε συγκεκριμένα miRNAs ή οικογένειες miRNA και στους στόχους τους. Εάν ναι, αυτό θα μπορούσε να υποδεικνύει συγκεκριμένους ρόλους για αυτά τα miRNAs στο φυσιολογικόνεφρόανάπτυξη.

Το τρίτο θέμα που εμφανίζεται στην ομάδα των γονιδίων όγκου Wilms περιλαμβάνει τις αποκρίσεις στη βλάβη του DNA γενικά ή την επιδιόρθωση της βλάβης του δίκλωνου DNA (dsDNA) ειδικότερα, όπως επεξηγείται από τα CHEK2, TP53, FANCD1 (BRCA2) και FANCN (PALB2). ) μεταλλάξεις. Οι μεταλλάξεις στα γονίδια των οδών βλάβης του dsDNA είναι κυρίως γνωστό ότι εμπλέκονται στον καρκίνο του μαστού και των ωοθηκών. Όπως και με τις μεταλλάξεις miRNAPG, είναι αξιοσημείωτο να βρεθούν πολλά γονίδια σε αυτό το μονοπάτι μεταλλαγμένα σε μια τόσο συγκεκριμένη αναπτυξιακή ασθένεια όπως οι όγκοι Wilms, κάτι που θα μπορούσε να υποδηλώνει ότι η πρώιμη αναπτυσσόμενηνεφρό, ίσως συγκεκριμένα τα NPC, έχουν μια απροσδόκητη ευαισθησία για διαταραχή αυτής της διαδικασίας.

Όχι μόνο η αναγνώριση γονιδίων που έχουν μεταλλαχθεί σε όγκους Wilms και ο κυτταρικός τύπος τους ή τα ειδικά για το στάδιο μοτίβα έκφρασης μπορεί να είναι κατατοπιστική για την κατανόηση της βιολογίας των όγκων Wilms, αλλά και οι μεταλλάξεις που βρίσκονται σε συγκεκριμένα γονίδια μπορούν επίσης να περιέχουν σημαντικές ενδείξεις. Σε ορισμένες περιπτώσεις, αυτοί οι συσχετισμοί γονότυπου-φαινοτύπου μοιάζουν με γνωστές μεταλλάξεις hot spot από άλλους τύπους καρκίνου ή αντικατοπτρίζουν τον σημαντικό, γνωστό έλεγχο των αμινοξέων, όπως οι μεταλλάξεις που βρίσκονται στο TP53[184]. Σε άλλες περιπτώσεις, η λογική πίσω από τις συγκεκριμένες μεταλλάξεις που βρέθηκαν στους όγκους Wilms παραμένει ασαφής. Για παράδειγμα, όλες οι μεταλλάξεις που βρέθηκαν στα SIX1 και SIX2 είναι μεταλλάξεις Q177R. Αυτό, από μόνο του, υποδηλώνει ήδη ότι δεν πρόκειται για απλές μεταλλάξεις απώλειας λειτουργίας, καθώς οι περισσότερες μεταλλάξεις απώλειας λειτουργίας στο SIX1 προκαλούν το βραχυωωτικό σύνδρομο (BOS) τύπου 3, το οποίο χαρακτηρίζεται από ανωμαλίες του δεύτερου κλαδικού τόξου και δυσπλασίες του αυτιού. προκαλώντας απώλεια ακοής αλλά όχι όγκους Wilms ή άλλουςνεφρώνανωμαλίες[185]. Τα SIX1 και SIX2 κωδικοποιούν μεταγραφικούς ρυθμιστές και η περαιτέρω ανάλυση της μετάλλαξης SIX1-Q177R έδειξε ότι οδηγεί σε χαλάρωση της ειδικής της αλληλουχίας δέσμευσης DNA και έκφραση πρόσθετων γονιδίων στόχων που δεν ενεργοποιούνται από άγριου τύπου SIX1[184]. Ομοίως, οι μεταλλάξεις στο CTNNB1 έχουν μια εκπληκτική προτίμηση για μια συγκεκριμένη μετάλλαξη υπολειμμάτων σερίνης[184,186]. Η σερίνη 45 είναι ένα από τα τέσσερα υπολείμματα που εμπλέκονται στον έλεγχο της σταθερότητας της π-κατενίνης, της πρωτεΐνης που κωδικοποιείται από το CTNNB1一αλλά ο λόγος που η σερίνη 45 χτυπιέται κατά προτίμηση στον όγκο Wilms και όχι στα άλλα τρία υπολείμματα που μεταλλάσσονται σε πολλούς άλλους τύπους καρκίνου είναι άγνωστο. Η αποσαφήνιση των λόγων για τέτοιες συγκεκριμένες δαρβινικές μεταλλάξεις στους όγκους του Wilms δεν θα μας βοηθήσει μόνο να κατανοήσουμε τα αίτια των όγκων Wilms και ίσως να μας δώσει οδηγούς για νέες θεραπευτικές ευκαιρίες, αλλά θα προσφέρει επίσης μοναδικά γενετικά σημεία εισόδου στον μοριακό μηχανισμό των πρωτεϊνών που εμπλέκονται γενικά και σενεφρόανάπτυξη ειδικότερα.

The Origins of Wilms TumorsΔεν είναι όλοι οι όγκοι του Wilms ίσοι. Διαφορετικοί ιστολογικοί τύποι συνδέονται με διαφορετικά γονίδια. ορισμένες μεταλλάξεις μπορούν κατά προτίμηση να βρεθούν σε συνδυασμό με ορισμένες άλλες μεταλλάξεις και μερικές από αυτές τις μεταλλάξεις μπορεί να ξεκινούν μεταλλάξεις ενώ άλλες θα μπορούσαν να εμπλέκονται στην εξέλιξη του όγκου[183]. Προσεκτική λειτουργική ανάλυση των συγκεκριμένων μεταλλάξεων που βρέθηκαν σε όγκους Wilms στο πλαίσιο ενός αναπτυσσόμενουνεφρό,η χρήση ζωικών και/ή οργανοειδών μοντέλων, είναι απαραίτητη για την κατανόηση της βιολογίας των όγκων Wilms και των συνεπειών της για φυσιολογικούςνεφρόανάπτυξη.

Ωστόσο, η γενετική των όγκων Wilms είναι μόνο ένα μέρος της ιστορίας. Μια άλλη ουσιαστική πτυχή είναι η αναγνώριση του τύπου κυττάρου ή του αναπτυξιακού σταδίου στο οποίο συμβαίνουν και επιλέγονται μεταλλάξεις όγκου Wilms, καθώς αυτό παρέχει το βιολογικό πλαίσιο για την ογκογένεση. Πολλές γραμμές αποδεικνύουν τη διακοπή της νεφρογόνου γενεαλογίας ως το κύριο ελάττωμα που οδηγεί σε όγκους Wilms. Πρώτα και κύρια, τα νεφρογόνα υπολείμματα που πιστεύεται ότι είναι πρόδρομες βλάβες των όγκων Wilms μοιάζουν ιστολογικά με τους κυτταρικούς τύπους και δομές που κανονικά βρίσκονται μόνο στην ανάπτυξηνεφρά [187]. Προηγούμενες αναλύσεις έκφρασης έχουν εντοπίσει τα πρώιμα στάδια της νεφρογενούς γενεαλογίας ως την προέλευση των όγκων Wilms[188]. Το πιο εκτεταμένο προφίλ έκφρασης πρότεινε ότι διαφορετικοί, κλινικά διακριτοί υποτύποι θα μπορούσαν να αναχθούν σε διαφορετικά αναπτυξιακά στάδια της νεφρογόνου γενεαλογίας[189]. Αντίστοιχα, όταν μεταλλάξαμε το Wt1 σε διαφορετικά στάδια ανάπτυξης νεφρώνων σε ποντίκια υπό όρους νοκ-άουτ, διαπιστώσαμε ότι τα προκύπτοντα πρότυπα έκφρασης σε όλο το γονιδίωμα έμοιαζαν με διαφορετικούς κλινικούς υποτύπους, με την απενεργοποίηση του Wt1 πριν από την ΜΕΤ με αποτέλεσμα μοτίβα έκφρασης που μοιάζουν με WT1- μεταλλαγμένοι όγκοι (συμπεριλαμβανομένων σημείων ανάπτυξης έκτοπου ιστού), ενώ η απενεργοποίηση μετά το ΜΕΤ έμοιαζε με WT1-όγκους άγριου τύπου[190]. Όλα αυτά, μαζί με τον εντοπισμό μεταλλάξεων σε πολλά γονίδια, που εκφράζονται και είναι απαραίτητα για την πρώιμη νεφρογενή γενεαλογία κάνουν μια πολύ ισχυρή υπόθεση ότι η διαταραχή αυτών των κυττάρων είναι το κύριο ελάττωμα που ξεκινά την ογκογένεση Wilms. Αυτό δεν σημαίνει, ωστόσο, ότι κάθε όγκος Wilms έχει το ίδιο αναπτυξιακό στάδιο προέλευσης. Είναι πολύ πιθανό οι όγκοι που προκύπτουν από διαφορετικές κατηγορίες μεταλλάξεων, όπως συζητήθηκε παραπάνω, να έχουν διαφορετική αναπτυξιακή προέλευση, ακόμη και εντός της νεφρογόνου γενεαλογίας.

Ένας άλλος τρόπος για να δούμε την προέλευση των όγκων Wilms είναι μέσω των καρκινικών βλαστοκυττάρων του. Το εργαστήριο Dekel έδειξε ότι τα βλαστοκύτταρα του όγκου Wilms ορίζονται από την έκφραση του NCAM1 σε συνδυασμό με τη δραστηριότητα για την ανάλυση AldeFluor™ (STEMCELL Technologies, Κολωνία, Γερμανία). Η ένεση μόνο 200 διπλά θετικών κυττάρων σε γυμνά ποντίκια ήταν επαρκής για το σχηματισμό όγκου και θα μπορούσε να ανακεφαλαιώσει την πλήρη πολυπλοκότητα του αρχικού όγκου[191]. Η αναγνώριση των δεικτών βλαστικών κυττάρων του καρκίνου του όγκου Wilms είναι σημαντική από θεραπευτική άποψη, καθώς οι συγγραφείς έδειξαν ότι η θεραπεία μεταμοσχευμένων ποντικών με κυτταροτοξικά φάρμακα συζευγμένα με αντισώματα NCAM1 θα μπορούσε να εξαλείψει αποτελεσματικά τους μεταμοσχευμένους όγκους. Στη συνέχεια, αποδείχθηκε ότι η συνεχής διέλευση αυτών των ξενομοσχευμάτων εμπλουτίζει το βλαστημικό συστατικό του αρχικού όγκου, το οποίο εκφράζει ομοιόμορφα το SIX2[192]. Αυτό είναι σύμφωνο με μια πρώιμη νεφρογενή καταγωγή και υποδηλώνει ότι το καρκινικό βλαστικό κύτταρο όγκου Wilms είναι μια μεταλλαγμένη εκδοχή του φυσιολογικού προγονικού κυττάρου νεφρώνα που βρίσκεται στο μεσέγχυμα του καλύμματος του αναπτυσσόμενουνεφρό.

Συμπληρώματα δισκίων CISTANCHEΘΑ ΒΕΛΤΙΩΣΕΙ ΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΩΝ ΝΕΦΡΩΝ/ΝΕΦΡΩΝ

Προς το παρόν, υπάρχουν οι ίδιες προειδοποιήσεις σχετικά με τις πιθανές διαφορές μεταξύ διαφορετικών κατηγοριών όγκων Wilms, όπως συζητήθηκε προηγουμένως. Αυτά εξαρτώνται από την ακριβή έναρξη της μετάλλαξης και θα μπορούσαν επίσης να ισχύουν για την προέλευση (ή ακόμα και την ύπαρξη) των βλαστικών κυττάρων του καρκίνου του όγκου Wilms, αλλά η καλύτερη κατανόηση της προέλευσης αυτών των κυττάρων θα μπορούσε να είναι ένας σημαντικός παράγοντας για την κατανόηση της βιολογίας των όγκων Wilms. Είναι ενδιαφέρον ότι η δυνατότητα δημιουργίας οργανοειδών από επιθηλιακούς ιστούς ενηλίκων εφαρμόστηκε πρόσφατα και στονεφρόγια τη δημιουργία «σωληναρίων», ενώ η χρήση ιστού όγκου Wilms με το ίδιο πρωτόκολλο οδήγησε σε «όγκους»[193]. Αποδείχθηκε ότι τα σωληνοειδή προέρχονται από τα υγιήνεφρόιστός ασθενών με όγκο Wilms ήταν αρνητικοί για έκφραση SIX2, ενώ τα ογκοειδή από τους ίδιους ασθενείς έδειξαν υψηλή έκφραση SIX2. Θα ήταν ενδιαφέρον να δούμε εάν ένας πληθυσμός βλαστικών κυττάρων καρκίνου του όγκου Wilms (NCAM plus /Aldefluor plus ή άλλος) εμπλέκεται στον σχηματισμό αυτών των ογκοειδών και εάν αυτή η τεχνική μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εναλλακτική in vitro για την αναγνώριση τέτοιων κυττάρων.

Πρόσφατα, συσσωρεύονται δεδομένα για περαιτέρω αποχρώσεις της ιδέας ότι το κύτταρο όγκου Wilms προέλευσης είναι απλώς ένα προγονικό κύτταρο νεφρώνα που ανέλαβε μια μετάλλαξη(ες) που εκκινεί τον όγκο του Wilms. Για παράδειγμα, μια προσεκτική ανάλυση δειγμάτων όγκου Wilms για δείκτες διαφορετικών εμβρυϊκώννεφρόΟι κυτταρικοί τύποι πρότειναν ότι τα κύτταρα UB μπορούν επίσης να βρεθούν στους όγκους[194]. Το ίδιο διαπίστωσαν οι Young et al.[195], ο οποίος συνέκρινε δεδομένα RNA-seq μονοκυττάρου από διαφορετικάνεφρώντύπους καρκίνου, συμπεριλαμβανομένων των όγκων Wilms, σε κύτταρα από φυσιολογικάνεφρά, συμπεριλαμβανομένων των εμβρυϊκώννεφρό.Αυτό επιβεβαίωσε την αναπτυξιακή προέλευση των όγκων Wilms, αλλά εντόπισε επίσης γονιδιακές εκφράσεις ειδικών για τα κύτταρα UB στους όγκους. Εξίσου ενδιαφέρουσα είναι η παρατήρηση ότι σε μοντέλα ποντικών με ογκογονική ενεργοποίηση της pκατενίνης στη στρωματική γραμμή, η νεφρογόνος γραμμή επηρεάζεται έμμεσα, με αποτέλεσμα ένα μοντέλο που έμοιαζε περισσότερο με όγκους Wilms από ό,τι όταν η ενεργοποίηση γινόταν απευθείας στη νεφρογόνο γραμμή[196]. Είναι ενδιαφέρον ότι ένα παρόμοιο φαινόμενο παρατηρείται στον γαστρεντερικό σωλήνα, όπου οι μεταλλάξεις στο Lkb1 οδηγούν σε ογκογένεση μόνο όταν εκφράζονται στρωματικά[197].

Υπάρχουν πολλές πιθανές εξηγήσεις για αυτές τις παρατηρήσεις. Μια εξήγηση θα μπορούσε να είναι ότι οι όγκοι Wilms, ή τουλάχιστον μερικοί από αυτούς, προέρχονται από ένα ακόμη πιο πρώιμο αναπτυξιακό στάδιο από αυτό που πιστεύεται σήμερα, όπως το μετανεφρικό μεσέγχυμα όταν ορισμένα από τα γονίδια όγκου Wilms με ουσιαστικούς ρόλους ελέγχου NPC εκφράζονται ήδη, και ενδεχομένως ακόμη και πριν ο διαχωρισμός επιθηλιακών, νεφρογόνων και στρωματικών γραμμών για να εξηγηθεί η συμπερίληψη κυττάρων ουρητηρικού οφθαλμού στον όγκο. Εναλλακτικά, η προέλευση και η αιτία των όγκων Wilms θα μπορούσαν να προέρχονται από διαταραγμένη επικοινωνία μεταξύ των γενεαλογικών γενεών και όχι από μια αυτόνομη κυτταρική επίδραση της μετάλλαξης έναρξης. Τέτοια σενάρια, και άλλα που μπορεί να είναι εξίσου πιθανά, υποδεικνύουν τις δυσκολίες στην προσπάθεια εξαγωγής συμπερασμάτων της προέλευσης των όγκων Wilms από το τελικό προϊόν, τον τελικό όγκο. Θα πρέπει να θυμόμαστε ότι οι μεταλλάξεις που προκαλούν όγκο Wilms συμβαίνουν κατά τη διάρκεια μιας ταχείας αναπτυξιακής διαδικασίας και ακόμη και αν κάθε όγκος Wilms είναι «περίπτωση διαταραγμένης ανάπτυξης».[198], αυτή η διακοπή ενδέχεται να μην οδηγήσει σε άμεσο αποκλεισμό. Εάν τα μεταλλαγμένα κύτταρα δεν μπλοκαριστούν αμέσως, δεν μπορούμε απλώς να υποθέσουμε ότι θα συνεχίσουν να αναπτύσσονται όπως θα έκαναν κανονικά.

Απαιτείται προσεκτική μοντελοποίηση διαφορετικών μεταλλάξεων στο φυσιολογικό αναπτυξιακό τους πλαίσιο για να κατανοηθεί πλήρως από πού προέρχονται οι όγκοι Wilms. Τα μοντέλα ζώων θα είναι απαραίτητα για αυτό, αν και είναι τεχνικά προκλητικά (όπως συζητείται στο[7]). Εναλλακτικά, προερχόμενο από ανθρώπινο iPSCνεφρόοργανοειδή με γενετικές εκτροπές που μιμούνται εκείνα που βρέθηκαν στους όγκους Wilms θα μπορούσαν να αποδειχθούν χρήσιμα, αλλά μένει να δούμε εάν οι συνθήκες ελεγχόμενης καλλιέργειας που έχουν σχεδιαστεί για μια οργανοειδή διαφοροποίηση επιτρέπουν σε ένα κύτταρο με μετάλλαξη όγκου Wilms να κάνει τα ίδια πράγματα που θα έκανε σε μια πραγματικήνεφρό. Ένας συνδυασμός in vivo και in vitro/οργανοειδών προσεγγίσεων είναι πιθανό να απαιτείται για την πλήρη κατανόηση της αναπτυξιακής προέλευσης των όγκων Wilms.

συμπεράσματαΗ αναπτυσσόμενηνεφρόπαραμένει ένα σημαντικό μοντέλο για τη μελέτη πολλών πτυχών της ανάπτυξης οργάνων των θηλαστικών και οι περισσότερες βιολογικές οδοί και διαδικασίες είναι απαραίτητες για τη σωστή ανάπτυξη του οργάνου. Ειδικότερα, ο έλεγχος των βλαστοκυττάρων και των προγονικών κυττάρων παρέχει μια σημαντική σύνδεση μεταξύ της βασικής αναπτυξιακής βιολογίας, της αναγεννητικής ιατρικής και της νόσου. Η κατανόηση της βιολογίας των όγκων Wilms και της προέλευσής τους όχι μόνο θα βελτιώσει τις κλινικές επιλογές για θεραπεία, αλλά θα παρέχει επίσης ένα φυσικό πειραματικό σύστημα στη συμπεριφορά αυτών των βλαστοκυττάρων κατά τη διάρκειανεφρόανάπτυξη.