Μηχανισμοί διαφοροποίησης εμβρυονικών βλαστικών κυττάρων προς κυτταρικούς τύπους μεσοδερμικής προέλευσης

Ο σχηματισμός του καρδιαγγειακού συστήματος λαμβάνει χώρα κατά τα πρώιμα στάδια της εμβρυογένεσης. Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ ενδοθηλιακών κυττάρων με τα καρδιομυοκύτταρα, είναι απαραίτητες για την επιβίωση, την ανάπτυξη καθώς και για την τελική διαφοροποίηση των καρδιομυοκυττάρων. Ωστόσο, οι λειτουργικές αυτές αλληλεπιδράσεις κατά την πρώιμη ιστική εξειδίκευση των καρδιομυοκυττάρων δεν έχουν μελετηθεί επαρκώς. Οι διακυτταρικοί σύνδεσμοι προσκόλλησης κατέχουν εξέχοντα ρόλο σε πολλαπλές μορφογενετικές διαδικασίες. Παρέχουν μηχανική στήριξη στους σχηματιζόμενους ιστούς και εμπλέκονται στην εξειδίκευση ποικίλων κυτταρικών τύπων κατά τη διαφοροποίηση. Παρόλα ταύτα δεν έχει αποσαφηνιστεί πλήρως ο ρόλος τους κατά τα πρώιμα στάδια σχηματισμού των ενδοθηλιακών και καρδιακών προγονικών κυττάρων. Για να μελετηθούν οι αλληλεπιδράσεις ενδοθηλιακών και καρδιακών προγονικών κυττάρων καθώς και οι διακυτταρικοί σύνδεσμοι προσκόλλησης κατά τη δημιουργία του καρδιαγγειακού συστήματος χρησιμοποιήθηκε ως μοντέλο της εμβρυογένεσης, η in vitro διαφοροποίηση Εμβρυονικών Βλαστικών κυττάρων μυός (mESCs) μέσω σχηματισμού εμβρυοειδών σωματιδίων (ΕBs). Παρουσία αυξητικών παραγόντων που προάγουν τη δημιουργία του ενδοθηλίου, επάγεται επιτυχώς η διαφοροποίηση ενδοθηλιακών αλλά και καρδιακών κυττάρων. Η εξειδίκευση των καρδιομυοκυττάρων εμφανίζεται να έχει στενή σχέση με τα ενδοθηλιακά κύτταρα καθώς οι δύο κυτταρικοί τύποι διαφοροποιούνται σε άμεση γειτνίαση κατά τη διάρκεια όλων των σταδίων της ανάπτυξης τους. Τα πλειοδύναμα Isl1+καρδιαγγειακά προγονικά κύτταρα σχηματίζουν N-cadherin συνδέσμους προσκόλλησης, ενώ ένας υποπληθυσμός αυτών, εκφράζει επιπρόσθετα και VE-cadherin για καθορισμένο χρονικό διάστημα. Σε συμφωνία με το παραπάνω αποτέλεσμα, ανιχνεύθηκε παροδική ενεργότητα του υποκινητή της VE-cadherin (Pvec) σε έναν υποπληθυσμό των Isl1+ κυττάρων, επιπλέον των ενδοθηλιακών κυττάρων. Έκφραση ενός μεταλλάγματος με αρνητικώς επικρατούσα δράση cadherin υπό τον Pvec έχει σαν αποτέλεσμα την αποσυναρμολόγηση της ακεραιότητας του ενδοθηλίου και παράλληλα την αναστολή της εξειδίκευσης των Isl1+ κυττάρων στα μεταλλαγμένα EBs. Ο φαινότυπος αυτός αντιστρέφεται έπειτα από μερική αποκατάσταση των διακυτταρικών συνδέσμων προσκόλλησης σε υβριδικά EBs τα οποία προέρχονται από μεταλλαγμένα και αγρίου τύπου ESCs. Εν κατακλείδι, τα ενδοθηλιακά και τα καρδιακά προγονικά κύτταρα εμφανίζουν στενή σχέση από τα πρώιμα στάδια της ανάπτυξης τους, ενώ οι διακυτταρικοί σύνδεσμοι προσκόλλησης ρυθμίζουν τη διαφοροποίηση και την εξειδίκευση των καρδιαγγειακών κυττάρων. Περαιτέρω, πραγματοποιήθηκε ταυτόχρονη απομόνωση ενδοθηλιακών και καρδιακών προγονικών κυττάρων (CEDPs) κατά τη διαφοροποίηση γενετικώς τροποποιημένων ESCs έπειτα από επιλογή υπό τον Pvec. Τα CEDPs εκπτύσσονται in vitro διατηρώντας την «αδιαφοροποίητη» κατάσταση τους έπειτα από την ενεργοποίηση του σηματοδοτικού μονοπατιού Wnt/ b-catenin. Μεταμόσχευση τους σε φυσιολογικές αλλά και εμφραγματικές καρδιές επιμύων κατέδειξε ότι ο διπλός πληθυσμός επιβιώνει και διαφοροποιείται επιτυχώς.