electric-field-controlled-directed-migration-neural-progenitor-cells

Electric Field-controlled Directed Migration of Neural Progenitor Cells in 2D and 3D Environments

Endogenous electric fields (EFs) occur naturally in vivo and play a critical role during tissue/organ development and regeneration, including that of the ...

Correct guidance of the migration of neural progenitor cells (NPCs) is essential for the development and repair of the central nervous system (CNS). Electric field (EF)-guided migration, electrotaxis, has been observed in many cell types. We report here that, in applied EFs of physiological magnitude, embryonic and adult NPCs show marked electrotaxis, which is dependent on the PI3K/Akt pathway. The electrotaxis was also evidenced by ex vivo investigation that transplanted NPCs migrated directionally towards cathode in organotypic spinal cord slice model when treated with EFs. Genetic disruption or pharmacological inhibition of phosphoinositide 3-kinase (PI3K) impaired electrotaxis, whereas EF exposure increased Akt phosphorylation in a growth factor-dependent manner and increased phosphatidylinositol-3,4,5-trisphosphate (PIP3) levels. EF treatments also induced asymmetric redistribution of PIP3, growth factor receptors, and actin cytoskeleton. Electrotaxis in both embryonic and adult NPCs requires epidermal growth factor (EGF) and fibroblast growth factor (FGF). Our results demonstrate the importance of the PI3K/Akt pathway in directed migration of NPCs driven by EFs and growth factors and highlight the potential of EFs to enhance the guidance of various NPC populations in CNS repair therapies.

PI3K mediated electrotaxis of embryonic and adult neural progenitor cells in the presence of growth factors.

Richtige F&uuml;hrung der Migration der neuronalen Vorl&auml;uferzellen (NPCs) ist wesentlich f&uuml;r die Entwicklung und Reparatur von dem zentralen Nervensystem (ZNS). Elektrisches Feld (EF)-gef&uuml;hrte Migration, Electrotaxis, wurde in vielen Zelltypen beobachtet. Wir berichten hier, dass in angewandter EFs physiologischen Gr&ouml;&szlig;enordnung embryonalen und adulten NPCs markierte Electrotaxis, zeigen die ist abh&auml;ngig von der PI3K/Akt-Signalweg. Die Electrotaxis wurde auch von ex-Vivo-Untersuchung belegt, die transplantierten NPCs Richtungen in Richtung Kathode in organotypische R&uuml;ckenmark Segment Modell nach Behandlung mit EFs migriert. Genetische St&ouml;rung oder pharmakologische Hemmung der Phosphoinositid-3-Kinase (PI3K) beeintr&auml;chtigt Electrotaxis, w&auml;hrend EF Belichtung Akt Phosphorylierung Wachstumsfaktor-abh&auml;ngigen Weise erh&ouml;ht und h&ouml;here Phosphatidylinositol-3,4,5-Trisphosphate (PIP3). EF Behandlungen induziert auch asymmetrischen Umverteilung von PIP3, Wachstumsfaktor-Rezeptoren und Aktin-Zytoskelett. Electrotaxis in sowohl embryonalen und adulten NPCs erfordert epidermalen Wachstumsfaktor (EGF) und Fibroblasten-Wachstumsfaktor (FGF). Unsere Ergebnisse zeigen die Bedeutung des PI3K/Akt-Signalweges in gesteuerte Migration von NPCs, die angetrieben von EFs und Wachstumsfaktoren und markieren Sie das Potenzial der EFs zur Anleitung von verschiedenen NPC-Populationen in CNS-Reparatur-Therapien zu verbessern.

PI3K vermittelte Electrotaxis der embryonalen und adulten neuronalen Vorl&auml;uferzellen in Anwesenheit von Wachstumsfaktoren.

Neural stem cells (NSCs) exhibit features that make them suitable candidates for stem cell replacement therapy and spinal cord reconstruction. Magnetic resonance imaging (MRI) offers the potential to track cells in vivo using innovative approaches to cell labeling and image acquisition. In this study, experiments were carried out to optimize the loading condition of magnetic CoPt hollow nanoparticles (CoPt NPs) into neural stem cells and to define appropriate MRI parameters. Both cell viability and multipotency analysis showed that CoPt NPs at a concentration of 16 Âµg ml(-1) reduced T2 relaxation times in labeled rat NSCs, producing greater contrast on spin echo acquisitions at 4.7 T, yet did not affect cell viability and in vitro differentiation potential compared to controls. After optimizing nanoparticle loading concentrations and labeled cell numbers for MRI detection, CoPt-loaded NSCs were transplanted into organotypic spinal cord slices. The results showed that MRI could efficiently detect low numbers of CoPt-labeled NSCs with the enhanced image contrast. Our study demonstrated that MRI of grafted NSCs labeled with CoPt NPs is a useful tool to evaluate organotypic spinal cord slice models and has potential applications in other biological systems.

Magnetic CoPt nanoparticles as MRI contrast agent for transplanted neural stem cells detection.

Neuraler Stammzellen (NSCs) weisen Merkmale, die sie geeignete Kandidaten f&uuml;r Stammzell-Ersatz-Therapie und R&uuml;ckenmark Wiederaufbau machen. Magnetresonanztomographie (MRT) bietet das Potenzial, Zellen in-vivo verwenden innovative Ans&auml;tze zum Handy-Kennzeichnung zu verfolgen und die Bilderfassung. In dieser Studie wurden die Experimente, die Beladung von magnetischen Kopten hohlen Nanopartikeln (NPs Kopten) in neurale Stammzellen zu optimieren und entsprechende MRI-Parameter definieren durchgef&uuml;hrt. Sowohl Zelle Entwicklungsf&auml;higkeit und Multipotenz Analyse zeigte, dass die Kopten NPs bei einer Konzentration von 16 &micro;g ml(-1) reduziert T2 Entspannung Mal in beschrifteten Ratte NSCs, Herstellung von gr&ouml;&szlig;eren Kontrast auf Spin-Echo-Akquisitionen bei 4,7 T, aber hatte keine Auswirkungen auf die Zellviabilit&auml;t und m&ouml;glichen in-vitro-Differenzierung im Vergleich zu Kontrollen. Nach Optimierung der Nanopartikel laden Konzentrationen und beschriftete Zelle Zahlen f&uuml;r MRI-Nachweis, wurden geladenen Kopten NSCs in organotypische R&uuml;ckenmark Scheiben &uuml;bertragen. Die Ergebnisse zeigten, dass MRI effizient niedrige Zahlen der Kopten-beschrifteten NSCs mit der verbesserten Bildkontrast erkennen k&ouml;nnte. Unsere Studie gezeigt, dass MRI der Aufgepfropfte NSCs mit Kopten NPs beschriftet ein n&uuml;tzliches Tool ist, organotypische R&uuml;ckenmark Segment Modelle bewerten und potenzielle Anwendungen in anderen biologischen Systemen hat.

Article	Year
PI3K mediated electrotaxis of embryonic and adult neural progenitor cells in the presence of growth factors. Experimental neurology\| PubMed ID: 21092738	2011
Magnetic CoPt nanoparticles as MRI contrast agent for transplanted neural stem cells detection. Nanoscale\| PubMed ID: 21293831	2011

Xiaoting Meng

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