Modulación de las propiedades migratorias de las células de la glia envolvente

Abstract

Las células de la glía envolvente olfatoria surgen hace algunos años como una estrategia prometedora para reparar la médula espinal lesionada. Sin embargo, diversas moléculas inhibitorias están presentes durante largo tiempo en la médula espinal lesionada siendo capaces de inhibir tanto la migración de las OECs como la regeneración axonal. Dos de estas familias de moléculas, los condroitín sulfato proteoglicanos (CSPGs) y las moléculas inhibitorias de la mielina (MAIs) son capaces de desencadenar respuestas inhibitorias redundantes en los axones. Aquí nosotros analizamos las propiedades de las MAIs y el CSPG en la migración de las OECs. Además, con tal de evitar el efecto inhibitorio de las MAIs se ha generado una línea estable de OECs capaces de sobreexpresar el ectodominio de Nogo Receptor (NgR). Los resultados indican que las células manipuladas genéticamente son capaces de migrar distancias más largas que las células no modificadas sobre las MAIs. Además, las células que expresan el ectodominio NgR también migran distancias más largas en la médula espinal lesionada. Complementariamente, hemos utilizado un sistema de microfluídica abierto con pocillos de cultivo de células para controlar con precisión microambientes neuronales, con tal de ser capaces de imitar el transporte axonal y la formación sináptica. Hemos demostrado que el uso de sistemas lab-on-a-chip para co-cultivos de motoneuronas con células C2C12, línea celular de miotubos, permite biomimetizar la unión neuromuscular. Además, mediante la integración de técnicas de microscopía en tiempo real de Ca+2 hemos demostrado funcionalidad de los NMJ en los chips a través de transientes de calcio inducidos por KCl en miotubos conectados. Esta plataforma puede potencialmente convertirse en una herramienta útil para análisis experimental in vitro para investigación básica de la NMJ.

Olfactory ensheathing cell transplantation emerged some years ago as a promising therapeutical strategy to repair injured spinal cord. However, inhibitory molecules are present for long times in lesioned spinal cord inhibiting both OEC migration and axonal regrowth. Two of these families of molecules, chondroitin sulphate proteoglycans (CSPG) and myelinderived molecules (MAIs), are able to trigger redundant inhibitory responses in lesioned axons.

Here we analysed the inhibitory properties of MAIs o CSPGs in OEC migration. In addition, to avoid MAIs associated inhibition we generated a stable OEC cell line overexpressing the Nogo Receptor (NgR) ectodomain. Results indicate that engineered cells migrate longer distances than unmodified OECs over MAIs-coated substrates. In addition, cells expressing the NgR ectodomain also migrate longer distances in lesioned spinal cord.

Complementarily, we have utilized a microfluidic system with large open cell culture reservoirs to precisely control neuronal microenvironments, capable of mimicking axon transport and synapse formation and to facilitate their analysis. We demonstrate using this labon-a-chip system for long-term motoneuron co culture with C2C12-derived myotubes to mimic neuro-muscular junction (NMJ) formation. Furthermore, by integration with a calcium (Ca+2) imaging technique, we have proved the NMJ functionality in-chip through KCl-induced Ca+2 transient in connected myotubes. This platform can potentially become a useful tool as a straightforward, reproducible, and high-throughput in vitro model for basic NMJ research, and for high-throughput drug screening.