Targeted differentiation of ES cell into serotonergic neurons

Serotonin ist ein Neurotransmitter im zentralen Nervensystem (ZNS), die eine Vielzahl von Funktionen in der menschlichen Physiologie hat. Serotonergen Neuronen in der Raphe-Kerne des Gehirns Unser Ziel war die Leitung der Differenzierung von embryonalen Stammzellen (ES-Zellen) eingeengt und pluripotenten Stammzellen (iPS) Zellen in eine angereicherte Population von Serotonin-produzierenden Zellen, neuartige Gene, die wesentlich für die Entwicklung zu identifizieren und die Funktion des serotonergen Systems. Zu diesem Zweck haben wir differenzierten ES-Zellen in Serotonin-produzierenden Neuronen. Verwendung von RNA zu verschiedenen Zeitpunkten im Verlauf der ES-Zelldifferenzierung wir Gene spezifisch in serotonergen Linie von Affymetrix Genarray angereichert identifiziert isoliert. Um Kandidatengene bewerten wir neu programmiert Maus und Ratte embryonale Fibroblasten zu iPS-Zellen und anschließend differenziert sie serotonergen Neuronen. Wir haben uns für Cacna2d1, für eine alpha2 / delta-Untereinheit von spannungsabhängigen Calciumkanäle als prominentesten Kandidaten unter diesen Genen kodiert. Zur Analyse der Rolle des Proteins Cacna2d1 wir verwendet Cacna2d1 Knockout-Mäusen und Morpholino-Knockdown im Zebrafisch. Wir versäumt, direkte Beteiligung der Cacna2d1 mit serotonergen Systems sehen. Allerdings Immunfärbung für Cacna2d1 in Zebrafisch zeigte zeitabhängige Muster während der frühen Entwicklung. Cacna2d1 Expression wurde in seitlichen Mittellinie Stamm gesehen; vermutlich in Neuromasten Zellen. Übereinstimmend mit ihrer Charakterisierung als Neuromasten werden diese Cacna2d1-positiven Zellen in Richtung der Schwanz der Migration. Darüber hinaus zeigte Zebrafisch gestörten Migrationsverhalten der Neuromasten nach Morpholino-Knockdown von Cacna2d1. So ist diese Studie stellte klar, dass Cacna2d1 ist für Zebrafisch Seitenlinie Entwicklung aber keinen Einfluss auf die Einrichtung des serotonergen Systems.Serotonin is a neurotransmitter in the central nervous system (CNS), which has a wide range of functions in human physiology. Serotonergic neurons are concentrated in the raphe nuclei of the brain We aimed at directing the differentiation of embryonic stem (ES) cells and induced pluripotent stem (iPS) cells into an enriched population of serotonin producing cells to identify novel genes that are essential for the development and function of serotonergic system. To this purpose we differentiated ES cells into serotonin producing neurons. Using RNA isolated at different time points during the course of ES cell differentiation we identified genes specifically enriched in the serotonergic lineage by Affymetrix gene array. To evaluate candidate genes we reprogrammed mouse and rat embryonic fibroblast to iPS cells and subsequently differentiated them to serotonergic neurons. We selected Cacna2d1, coding for an alpha2/delta subunit of voltage dependent calcium channels as a most prominent candidate among these genes. To analyse the role of the Cacna2d1 protein we used Cacna2d1 knockout mice and morpholino-knockdown in zebrafish. We failed to see direct involvement of Cacna2d1 with serotonergic system. However immunostaining for Cacna2d1 in zebrafish revealed time-dependent pattern during early development. Cacna2d1 expression was seen in lateral midline trunk; presumably in neuromast cells. Concordantly with their characterization as neuromasts, these Cacna2d1-positive cells are migrating towards the tail. Moreover, zebrafish showed disturbed migration behaviours of neuromasts after morpholino-knockdown of Cacna2d1. Thus, this study clarified that Cacna2d1 is essential for zebrafish lateral line development but does not affect the establishment of the serotonergic system