نقش مسير پيام دهي درون سلولي Wnt/β-catenin در القاء و باز برنامه نويسي سلول هاي زاينده بدوي رت به سلول هاي بنيادي پرتوان

The Role of Wnt/β-catenin Signaling Pathway in Rat Primordial Germ Cells Reprogramming and Induction into Pluripotent State

سلول­هاي زاينده ­ي بدوي(PGCs)، پيش سازهاي تك توان گامت­ ها هستند. PGCsها مي­توانند در شرايط آزمايشگاه، به نوعي از سلول­هاي بنيادي پرتوان تبديل شوند كه اصطلاحا به آنها سلول­هاي زاينده ­ي جنيني اطلاق مي­شود. PGCsها همچنين مي­توانند چنين پرتواني را در بدن موجود زنده، كسب نموده و تشكيل تومورهاي سرطاني نمايند. تحت شرايط كشت اختصاصي، PGCها مي­توانند به سلول­هاي زاينده ­ي جنيني(EGC)، باز برنامه نويسي شوند كه قادرند ماركرهاي كليدي پرتواني مانند Pou5f1 (Oct4)، Sox2 و Nanog را بيان كنند. يك روش براي استخراج سلول­هاي EGC، دستكاري مسيرهاي پيام دهي درون سلولي است كه در القاي پرتواني، ايفاي نقش مي­كنند. مسير پيام دهي Wnt/β-catenin، نقش­هاي بسياري در فرآيندهاي مختلف سلولي همچون تكثير، تمايز، مهاجرت، زنده ماني، آپوپتوز و پرتواني، ايفا مي­كند. براي القاي پرتواني و بازبرنامه نويسي PGCها به سلول­هاي زاينده­ي جنيني، مسير پيام دهي Wnt/β-catenin بايد فعال گردد كه استفاده از ريز مولكول­ها يكي از روش­هاي رسيدن به اين هدف است. گليكوژن سنتاز كيناز 3 (GSK3)، يكي از مهمترين مولكول­هاي مسير مركزي Wnt است كه مهار آن با ريز مولكول CHIR99021، مي­تواند موجب فعال شدن اين مسير شود اما جهت باز برنامه نويسي PGCها به سلول­هاي زاينده­ي جنيني، كافي نيست. براي دستيابي به راندمان بالا، همزمان با فعال سازي مسير مركزي Wnt، مسير پيام دهي MAPK نيز بايد با استفاده از ريز مولكول­هايي همانند PD0325901 مهار شود. بنابراين، فعال كردن مسير مركزي Wnt و مهار همزمان مسير MAPK، مي­تواند منجر به القاي پرتواني در PGCهاي رت شده و آنها را به سلول­هاي زاينده­ي جنيني، باز برنامه نويسي كند.

Primordial Germ Cells (PGCs) are unipotent precursors of the gametes. PGCs can give rise to a type of pluripotent stem cells in vitro that are called embryonic germ (EG) cells. PGCs can also acquire such pluripotency in vivo and generate teratomas. Under specific culture conditions, PGCs can be reprogrammed to embryonic germ cells which are capable of expression of key pluripotency markers, such as Pou5f1(Oct4), Sox2 and Nanog. One approach to derive EG cells is manipulation of intracellular signaling pathways that play an important role in the pluripotency induction. Wnt/β-catenin signaling pathway plays major roles in various cell processes such as proliferation, differentiation, migration, survival, apoptosis and pluripotency. For the induction of pluripotency and reprogramming of PGCs into EG cells, Wnt/β-catenin signaling pathway should be activated and using small molecules is one of the methods for reaching this objective. Glycogen synthase kinase 3 (GSK3), is one of the important molecules of canonical pathway of Wnt/β-catenin which signaling and inhibition of GSK3 by CHIR99021 small molecule, causes the activation of this pathway but it is not sufficient for reprogramming the PGCs into EG cells. In order to efficiently derive EG cells, MAPK signaling pathway should be inhibited simultaneously with Wnt/β-catenin signaling pathway, using small molecule PD0325901. Thus, the activation of the Wnt/β-catenin signaling pathway and the simultaneous inhibition of the MAPK pathway, can induce pluripotency in the rat PGCs and their reprogramming into EG cells.