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In vivo-Studien haben gezeigt, dass Gradienten von CXCL12 (auch bekannt als stromale Zell-abgeleitete Faktor 1α) für die Migration von neuralen Stammzellen (NSC) während der Gehirnentwicklung und der Regeneration von neuralem Gewebe entscheidend sein könnten. Traditionelle in vitro Chemotaxis-Werkzeuge sind jedoch durch instabile Konzentrationsgradienten und die Unfähigkeit, die Richtung und Geschwindigkeit der Zellmigration zu entkoppeln, eingeschränkt. Diese Einschränkungen haben die reproduzierbare und quantitative Analyse der neuronalen Migration behindert, die für mechanismenbasierte Studien erforderlich ist. Mit einem Mikrofluidik-Gradientengenerator wird die Chemotaxis von nestin- und Sox-2-positiven humanen embryonalen NSCs innerhalb eines linearen und stabilen CXCL12-Gradienten quantifiziert. Während unbehandelte NSCs nicht in der Lage sind, innerhalb von CXCL12-Gradienten zu chemotaxieren, führt die Vorbehandlung der Zellen mit hirnableitendem neurotrophen Faktor (BDNF) zu einer signifikanten chemotaktischen, gerichteten Migration. Die BDNF-Vorbehandlung hat keinen Einfluss auf die Geschwindigkeit der Zellmigration, die im Durchschnitt etwa 1 μm min(-1) beträgt. Die quantitative Analyse stellt fest, dass CXCL12-Konzentrationen über 9,0 nM über der minimalen Aktivierungsschwelle liegen, während Konzentrationen unter 14,7 nM unter der Sättigungsschwelle liegen. Interessanterweise haben Inhibitorstudien mit AMD 3100 ergeben, dass die CXCL12-Chemotaxis die Aktivierung des Rezeptors CXCR4 erfordert, jedoch wurden bei der BDNF-Vorbehandlung keine erheblichen Auswirkungen auf die mRNA-Spiegel oder die Oberflächenpräsentation von CXCR4 oder dem vermuteten CXCR7-Scavenger-Rezeptor festgestellt. Die mikrofluidische Untersuchung der NSC-Migration innerhalb stabiler Chemokin-Konzentrationsprofile liefert quantitative Analysen sowie neue Einblicke in den Migrationsmechanismus, der der BDNF-induzierten Chemotaxis zu CXCL12 zugrunde liegt.
Rita Maran (Fr,) hat diese Frage untersucht.