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Isolating Nasal Olfactory Stem Cells from Rodents or Humans

The olfactory mucosa, located in the nasal cavity, is in charge of detecting odours. It is also the only nervous tissue that is exposed to the external ...

The delayed reaction paradigm, consisting to discover two different rules consecutively (delayed alternation and non-alternation task) followed by a delayed reversal task, is a specific marker for the functioning of primate prefrontal cortex. Although several works in rodents report the use of operant delayed alternation tasks, in none of the studies mice with lesion of the prefrontal cortex were used in this paradigm. In the current study, mouse experiments were conducted using a new, totally automated device, the olfactory H-maze. Here, we show that unilateral lesion of the dorsomedial prefrontal cortex in mice induced similar deficits to those observed after frontal lesions in monkeys and humans. These pronounced learning deficits seem to come from difficulty elaborating a new rule and the inability to inhibit the previous rule, characterized by perseveration after prefrontal cortex lesion. The present results demonstrate that this very simple experimental paradigm using the olfactory H-maze presents the advantage to be fast (one training session) and well suited to assess the frontal functions in mice. It should be useful for testing pharmacological or stem cell approaches in order to reduce organic damages or gain insight into the cognitive functions of the frontal cortex using transgenic or gene-targeting mice.

Perseveration related to frontal lesion in mice using the olfactory H-maze.

Die verz&ouml;gerte Reaktion Paradigma, bestehend aus zwei unterschiedliche Regeln nacheinander zu entdecken (verz&ouml;gerte Abwechslung und nicht-Wechsel-Aufgabe) gefolgt von eine verz&ouml;gerte Umkehr-Aufgabe ist ein spezifischer Marker f&uuml;r das Funktionieren des Primas pr&auml;frontalen Kortex. Obwohl mehrere Werke bei Nagern die Verwendung von operante verz&ouml;gerte Wechsel Aufgaben berichten, wurden M&auml;use mit L&auml;sion des pr&auml;frontalen Kortex in keiner der Studien in diesem Paradigma verwendet. In der aktuellen Studie wurden die Maus Experimente mit eine neue, v&ouml;llig automatisierte Vorrichtung das olfaktorische H-Labyrinth durchgef&uuml;hrt. Hier zeigen wir, dass einseitige L&auml;sion des pr&auml;frontalen Kortex Dorsomedial M&auml;use induziert &auml;hnliche Defizite zu denen nach frontalen L&auml;sionen bei Affen und Menschen beobachtet. Diese ausgesprochen, dass Lernen Defizite scheinen von der Schwierigkeit, die Ausarbeitung einer neuen Regel und die Unf&auml;higkeit die vorherige Regel, gekennzeichnet durch Perseveration nach L&auml;sion des pr&auml;frontalen Kortex hemmen kommen. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass dieses sehr einfache experimentelle Paradigma mit das olfaktorische H-Labyrinth den Vorteil schnell (eine Trainingseinheit) werden pr&auml;sentiert und gut geeignet um die frontalen Funktionen bei M&auml;usen zu beurteilen. Es sollte f&uuml;r Testzwecke pharmakologische oder Stammzellen Ans&auml;tze zur Minderung von organischer Sch&auml;den oder einen Einblick in die kognitiven Funktionen des frontalen Kortex mit transgenen oder Gene-targeting M&auml;use.

Perseveration mit Bezug zu frontal L&auml;sion bei M&auml;usen mit das olfaktorische H-Labyrinth.

We previously identified multipotent stem cells within the lamina propria of the human olfactory mucosa, located in the nasal cavity. We also demonstrated that this cell type differentiates into neural cells and improves locomotor behavior after transplantation in a rat model of Parkinson's disease. Yet, next to nothing is known about their specific stemness characteristics. We therefore devised a study aiming to compare olfactory lamina propria stem cells from 4 individuals to bone marrow mesenchymal stem cells from 4 age- and gender-matched individuals. Using pangenomic microarrays and immunostaining with 34 cell surface marker antibodies, we show here that olfactory stem cells are closely related to bone marrow stem cells. However, olfactory stem cells also exhibit singular traits. By means of techniques such as proliferation assay, cDNA microarrays, RT-PCR, in vitro and in vivo differentiation, we report that when compared to bone marrow stem cells, olfactory stem cells display (1) a high proliferation rate; (2) a propensity to differentiate into osseous cells; and (3) a disinclination to give rise to chondrocytes and adipocytes. Since peripheral olfactory stem cells originate from a neural crest-derived tissue and, as shown here, exhibit an increased expression of neural cell-related genes, we propose to name them olfactory ectomesenchymal stem cells (OE-MSC). Further studies are now required to corroborate the therapeutic potential of OE-MSCs in animal models of bone and brain diseases.

The human nose harbors a niche of olfactory ectomesenchymal stem cells displaying neurogenic and osteogenic properties.

Wir haben zuvor multipotenten Stammzellen innerhalb der Lamina Propria der menschlichen olfaktorischen Schleimhaut, befindet sich in der Nasenh&ouml;hle identifiziert. Wir zeigte auch, dass dieser Zellentyp in neuronalen Zellen differenziert und verbessert das lokomotorische Verhalten nach der Transplantation in einem Rattenmodell der Parkinson-Krankheit. Doch ist fast nichts &uuml;ber ihre spezifischen Stemness Eigenschaften bekannt. Wir entwickelt daher eine Studie mit dem Ziel, die olfaktorischen Lamina Propria Stammzellen von 4 Personen Knochenmark mesenchymale Stammzellen aus 4 Alter und Geschlecht-passende Personen zu vergleichen. Anhand pang&eacute;nomique Microarrays und Paraffinschnitten 34 Zelle Oberfl&auml;che Marker-Antik&ouml;rper zeigen wir hier die olfaktorischen Stammzellen Knochenmark-Stammzellen eng verwandt sind. Allerdings zeigen die olfaktorischen Stammzellen auch einzigartige Merkmale. Mittels Techniken wie Verbreitungs, cDNA Microarrays, RT-PCR, in Vitro und in-vivo-Differenzierung berichten wir, dass im Vergleich zu Knochenmark-Stammzellen olfaktorischen Stammzellen (1) eine hohe Verbreitung Rate angezeigt; (2) eine Neigung, in oss&auml;re Zellen zu unterscheiden; und (3) eine Abneigung zu Chondrozyten und Adipozyten f&uuml;hren deutlich gemacht. Da periphere olfaktorischen Stammzellen aus der Neuralleiste abgeleiteten Gewebe stammen und, wie hier gezeigt eine erh&ouml;hte Expression von neuronalen Zellen bezogenen Gene weisen, schlagen wir ihnen olfaktorischen ektomesenchymalen Stammzellen (OE-MSC) nennen. Weitere Studien m&uuml;ssen nun das therapeutische Potenzial der OE-MSCs in Tiermodellen der Knochen sowie neurologischen Erkrankungen zu erh&auml;rten.

Die menschliche Nase birgt eine Nische olfaktorischen ektomesenchymalen Zellen neurogene und osteogenen Eigenschaften anzuzeigen.

Epidemiological studies have highlighted a season of birth effect in multiple sclerosis and schizophrenia. As a result, low prenatal vitamin D has been proposed as a candidate risk factor for these brain diseases, with cognitive impairments. In order to further investigate the long-term consequences of a transient gestational hypovitaminosis D, we used a mouse developmental vitamin D (DVD) deficiency model. Female C57Bl/6J mice were fed a vitamin D-free diet for 6 weeks prior to conception and during gestation. At birth, dams and their offspring were fed a normal vitamin D-containing diet. The adult offspring underwent a learning test based on olfactory cues, at 30 weeks and 60 weeks of age. In addition, using magnetic resonance imaging (MRI), volumes of cerebrum, hippocampus and lateral ventricles were measured at 30 weeks and 70 weeks of age. We found that DVD-deficient mice, when compared to control animals at Week 30, displayed impaired learning and smaller lateral ventricles. At Weeks 60-70, both groups deteriorated when compared to young mice and no significant difference was observed between groups. This study confirms that transient prenatal vitamin D deficiency alters brain development and functioning and induces cognitive impairments in the young adult offspring.

Developmental vitamin D deficiency alters learning in C57Bl/6J mice.

Epidemiologische Studien haben eine Saison der Geburt wirksam bei multipler Sklerose und Schizophrenie herausgestellt. Infolgedessen hat niedrige pr&auml;natale Vitamin D als Risikofaktor Kandidat f&uuml;r diese Hirnkrankheiten, mit kognitiven Beeintr&auml;chtigungen vorgeschlagen worden. Um die langfristigen Konsequenzen einer transienten Schwangerschafts Hypovitaminose D weiter zu untersuchen, haben wir einem Mausmodell Entwicklungsst&ouml;rungen Vitamin D (DVD)-Mangel verwendet. Weibliche C57Bl/6J M&auml;use wurden f&uuml;r 6 Wochen vor der Empf&auml;ngnis und w&auml;hrend der Schwangerschaft eine Vitamin-D-freie Di&auml;t gef&uuml;ttert. Bei der Geburt wurden D&auml;mme und deren Nachkommen eine normale Vitamin D-haltige Ern&auml;hrung zugef&uuml;hrt. Die Erwachsenen Nachkommen unterzog sich einen lernen-Test basiert auf olfaktorische Signale bei 30 Wochen und 60 Wochen alt. Dar&uuml;ber hinaus wurden mit Magnetresonanz-Bildgebung (MRI), Mengen an Gro&szlig;hirn, Hippocampus und Seitenventrikel bei 30 Wochen und 70 Wochen alt gemessen. Wir fanden, dass DVD-defizienten M&auml;usen, im Vergleich zu Kontrolltieren in Woche 30, gest&ouml;rter Lern- und kleinere Seitenventrikel angezeigt. Wochen 60-70, beide Gruppen verschlechtert im Vergleich zu jungen M&auml;usen und keinen signifikanten Unterschied zwischen den Gruppen beobachtet wurde. Diese Studie best&auml;tigt, dass Transienten pr&auml;natale Vitamin-D-Mangel Gehirnentwicklung und Funktionsweise ver&auml;ndert und kognitive Beeintr&auml;chtigungen in den jungen Erwachsenen Nachkommen induziert.

Entwicklungsbiologie Vitamin D-Mangel &auml;ndert lernen in den M&auml;usen C57Bl/6J.

Combination of stem cell-based approaches with gene-editing technologies represents an attractive strategy for studying human disease and developing therapies. However, gene-editing methodologies described to date for human cells suffer from technical limitations including limited target gene size, low targeting efficiency at transcriptionally inactive loci, and off-target genetic effects that could hamper broad clinical application. To address these limitations, and as a proof of principle, we focused on homologous recombination-based gene correction of multiple mutations on lamin A (LMNA), which are associated with various degenerative diseases. We show that helper-dependent adenoviral vectors (HDAdVs) provide a highly efficient and safe method for correcting mutations in large genomic regions in human induced pluripotent stem cells and can also be effective in adult human mesenchymal stem cells. This type of approach could be used to generate genotype-matched cell lines for disease modeling and drug discovery and potentially also in therapeutics.

Targeted gene correction of laminopathy-associated LMNA mutations in patient-specific iPSCs.

Kombination von Stammzell-basierte Ans&auml;tze mit Gen-Bearbeitung Technologien stellt eine attraktive Strategie zur Untersuchung menschlichen Erkrankungen und Therapien zu entwickeln. Gen-bearbeiten-Methoden, die bisher f&uuml;r menschliche Zellen beschrieben leiden jedoch technische Beschr&auml;nkungen, einschlie&szlig;lich begrenzt Zielgr&ouml;&szlig;e gen, niedrige zielenden Wirkungsgrad bei transcriptionally inaktiv Loci und aus den Zielgruppen genetische Effekte, die Breite klinische Anwendung erschweren k&ouml;nnte. Um diese Einschr&auml;nkungen zu begegnen und als Beweis des Prinzips, konzentrierten wir uns auf homologe Rekombination basierende gen Korrektur mehrerer Mutationen auf lamin A (LMNA), die mit verschiedenen degenerativen Krankheiten verbunden sind. Wir zeigen, dass die Helfer-abh&auml;ngige adenoviral Vektoren (HDAdVs) bieten eine hoch effiziente und sichere Methode zur Korrektur von Mutationen in gro&szlig;e genomische Regionen im menschlichen induzierten pluripotenten Stammzellen und k&ouml;nnen auch wirksam bei Erwachsenen menschlichen mesenchymalen Stammzellen. Ansatz k&ouml;nnte zum Genotyp passende Zelllinien f&uuml;r Krankheit-Modellierung und Droge-Entdeckung und potenziell auch Therapeutics generieren verwendet werden.

Gezielte gen-Korrektur des Laminopathie-assoziierte LMNA-Mutationen im Patienten-spezifischen iPSCs.

Stem cell-based therapy has been proposed as a potential means of treatment for a variety of brain disorders. Because ethical and technical issues have so far limited the clinical translation of research using embryonic/fetal cells and neural tissue, respectively, the search for alternative sources of therapeutic stem cells remains ongoing. Here, we report that upon transplantation into mice with chemically induced hippocampal lesions, human olfactory ecto-mesenchymal stem cells (OE-MSCs) - adult stem cells from human nasal olfactory lamina propria - migrated toward the sites of neural damage, where they differentiated into neurons. Additionally, transplanted OE-MSCs stimulated endogenous neurogenesis, restored synaptic transmission, and enhanced long-term potentiation. Mice that received transplanted OE-MSCs exhibited restoration of learning and memory on behavioral tests compared with lesioned, nontransplanted control mice. Similar results were obtained when OE-MSCs were injected into the cerebrospinal fluid. These data show that OE-MSCs can induce neurogenesis and contribute to restoration of hippocampal neuronal networks via trophic actions. They provide evidence that human olfactory tissue is a conceivable source of nervous system replacement cells. This stem cell subtype may be useful for a broad range of stem cell-related studies.

Engraftment of human nasal olfactory stem cells restores neuroplasticity in mice with hippocampal lesions.

Stammzell-Therapie wurde als m&ouml;gliche Mittel zur Behandlung f&uuml;r eine Vielzahl von Erkrankungen des Gehirns vorgeschlagen. Da ethische und technische Fragen den &Uuml;bersetzung klinischen Forschung mit embryonale/f&ouml;tale Zellen und Nervengewebe, bzw. so weit eingeschr&auml;nkt haben, bleibt die Suche nach alternativen Energiequellen therapeutischen Stammzellen laufenden. Hier berichten wir, dass nach Transplantation in M&auml;use mit chemisch induzierte hippocampal L&auml;sionen, olfaktorische Ecto-mesenchymaler Stammzellen (OE-MSCs) - adulten Stammzellen aus menschlichen nasal olfaktorischen Lamina Propria &ndash; in Richtung der Websites von neuronalen Sch&auml;den, migriert wo sie in Neuronen differenziert. Dar&uuml;ber hinaus transplantierten OE-MSCs stimuliert endogenen Neurogenese synaptischen &Uuml;bertragung wiederhergestellt und langfristige Erm&ouml;glichung verbessert. M&auml;use, die transplantierten OE-MSCs empfangen ausgestellt Restaurierung von lernen und Ged&auml;chtnis auf Verhaltens-Tests gegen&uuml;ber lesioned, nontransplanted Steuerung M&auml;use. &Auml;hnliche Ergebnisse wurden erzielt, wenn OE-MSCs in die cerebrospinale Fl&uuml;ssigkeit injiziert wurden. Diese Daten zeigen, dass OE-MSCs Neurogenese induzieren und zur Wiederherstellung der hippocampal neuronalen Netze via trophische Aktionen beitragen k&ouml;nnen. Sie belegen, dass die menschlicher olfaktorischen Gewebe eine denkbare Nervensystem Ersatz Zellen ist. Diese Stammzellen-Subtyp kann f&uuml;r eine breite Palette von Stammzell-bezogenen Studien n&uuml;tzlich sein.

Article	Year
Perseveration related to frontal lesion in mice using the olfactory H-maze. Behavioural brain research\| PubMed ID: 19683547	2009
The human nose harbors a niche of olfactory ectomesenchymal stem cells displaying neurogenic and osteogenic properties. Stem cells and development\| PubMed ID: 19905894	2010
Developmental vitamin D deficiency alters learning in C57Bl/6J mice. Behavioural brain research\| PubMed ID: 20079764	2010
Targeted gene correction of laminopathy-associated LMNA mutations in patient-specific iPSCs. Cell stem cell\| PubMed ID: 21596650	2011
Engraftment of human nasal olfactory stem cells restores neuroplasticity in mice with hippocampal lesions. The Journal of clinical investigation\| PubMed ID: 21670501	2011
Purging and isolating pluripotent cells, "sweet" dreams become true? Cell research\| PubMed ID: 22025252	2011
The labyrinth of nuclear reprogramming. Journal of molecular cell biology\| PubMed ID: 22090451	2011
[Nose at the bedside of the brain]. MÃ©decine sciences : M/S\| PubMed ID: 22130017	2011

Emmanuel Nivet

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