Direct conversion of human fibroblasts into striatal neurons by defined factors

Abstract

New findings in stem cell research show that it is possible to reprogram a somatic cell into a pluripotent stem cell, by delivering specific genes. The induction of pluripotency arouse questions related with the possibility of directly reprogram a somatic cell into another somatic cell type, also by delivering specific combinations of genes, without going through a pluripotency state. Several reports have shown that this direct conversion is possible and in 2010, the first description of the conversion of mouse fibroblasts into induced neuronal (iN) cells was published. Since then, it has been established that it is possible to obtain subtype specific iN cells from human fibroblasts. This thesis describes a project with the aim of directly convert human fibroblasts into striatal GABAergic projection neurons, by using a combination of defined transcription factors with important biological functions in neuronal development and differentiation of striatal neurons. Since these neurons are specially affected in cases of Huntington’s disease and stroke, their generation through the direct conversion process would possibly be a valuable approach to obtain cells that could be used in cellular therapy, being transplanted into patients’ brains. In order to maximize the efficiency of neural conversion, a comparative study including several protocols for the generation of iN cells was also performed.

Novas descobertas na área de investigação em células estaminais demonstram ser possível reprogramar uma célula somática numa célula pluripotente, através da entrega de genes específicos. Esta indução de pluripotência levantou algumas questões relacionadas com a possibilidade de converter directamente um determinado tipo célula somática noutro, também através da entrega de combinações específicas de genes, sem que esta célula passe por um estado de pluripotência. Várias publicações demonstraram que esta conversão directa é possível e em 2010, a primeira descrição da conversão de fibroblastos de rato em células neuronais induzidas foi publicada. Desde então, foi estabelecido também que é possível obter células neuronais induzidas, de um determinado sub-tipo, a partir de fibroblastos humanos. Esta tese descreve um projecto que teve como objectivo converter directamente fibroblastos humanos em neurónios GABAérgicos estriatais, utilizando uma combinação de factores de transcrição, com funções biológicas relacionadas sobretudo com o desenvolvimento neuronal e a diferenciação de neurónios estriatais. Pelo facto de estes neurónios serem especialmente afectados em casos de doença de Huntington e acidente vascular cerebral, a sua obtenção através de um processo de conversão directa constituiria um método de grande valor para a obtenção de células que poderiam ser utilizadas em terapia celular, servindo como material de transplante em cérebros de pacientes. De modo a maximizar a eficiência da conversão neuronal, um estudo comparativo envolvendo diferentes protocolos para a obtenção de células neuronais induzidas foi também realizado.