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Production and evaluation of retroviral vectors for the differentiation of olfactory neurons in vitro by over-expression of defined transcription factors

By Felipe Thadeu Tolentino

Abstract

O Sistema Sensorial Olfativo de mamíferos é composto por vários subsistemas na cavidade nasal. Dentre estes, destacam-se o sistema olfativo principal e o sistema olfativo acessório ou vomeronasal. O primeiro realiza a detecção geral de odores e parece participar também da detecção de algumas substâncias que levam a respostas comportamentais instintivas (feromônios), enquanto o último é especializado na detecção desta classe de semioquímicos. A detecção dos estímulos sensoriais olfativos resulta em informações importantes que dependem de vias complexas para sua interpretação e para a geração de respostas apropriadas por parte do sistema nervoso central. Existem vários pontos ainda desconhecidos sobre o funcionamento do sistema olfativo, tanto no que diz respeito aos mecanismos moleculares subjacentes à escolha dos receptores a serem expressos por um dado neurônio sensorial - sendo que cada neurônio olfativo expressa apenas um receptor dentro de uma grande família multi-gênica - quanto em relação ao processamento da informação sensorial em centros cerebrais superiores. Neurônios sensoriais olfativos cultivados eficientemente in vitro seriam extremamente úteis, pois poderiam ser utilizados como ferramenta para o estudo destes problemas, como a investigação da atividade das células sensoriais olfativas, possibilitando, por exemplo, uma melhor compreensão dos mecanismos genéticos e moleculares por trás da expressão dos receptores olfativos e de suas propriedades de detecção. Neste trabalho foram desenvolvidas ferramentas baseadas em vetores retrovirais com o objetivo de induzir a diferenciação celular de neurônios olfativos in vitro, utilizando uma combinação de fatores de transcrição, por meio de transdução viral em células-alvo (fibroblastos murinos). Os retrovírus produzidos foram testados e algumas combinações de fatores de transcrição foram preliminarmente testadas, sendo capazes de induzir mudanças moleculares em fibroblastos acompanhadas da expressão de marcadores de neurônios sensoriais olfativos.The mammalian Olfactory System enables the vast majority of animal species to identify the presence and quality of food, predators, competitors, conspecifics and potential mates in the environment. Olfactory stimuli detected by sensory neurons are interpreted by brain processing pathways to generate appropriate behavioral and endocrine responses. Despite its central importance in mammalian physiology, several aspects about the biology of this sensory system remain uncharacterized. For example, it is known that each olfactory sensory neuron (OSN) in the nasal cavity expresses only one gene out of a large multi-gene family coding for receptors involved in odorant and pheromone detection. However, the molecular mechanisms behind this process of olfactory receptor gene choice are not fully understood. The study of this and many other aspects of olfaction has been made difficult by the lack of appropriate in vitro cellular models. An efficient way to obtain cultured OSNs would thus be extremely useful, enabling researchers to investigate the sensory neuron's activity in a controllable environment, avoiding obstacles imposed by the cellular heterogeneity found in sensory organs in vivo. In this study, we aimed at obtaining OSNs directly differentiated from mouse embryonic fibroblasts (MEF) using the forced expression of specific transcription factors via retroviral vectors. We therefore developed tools based on retroviral vectors with the objective of differentiating olfactory sensory neurons in vitro, using viral transduction in target cells (murine fibroblasts) with combinations of select transcription factors. Retroviruses were tested and some combinations of transcription factors were tested on a preliminary basis, which were capable of inducing molecular alterations on fibroblasts followed by the expression of olfactory sensory neuron markers

Topics: Diferenciação celular, Fatores de transcrição, Transdiferenciação celular, Vetores retrovirais, Neurônios receptores olfatórios, Cell differentiation, Transcription factors, Cell transdifferentiation, Retroviral vectors, Olfactory receptor neurons
Publisher: Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Biologia
Year: 2014
OAI identifier: oai:agregador.ibict.br.BDTD_UNICAMP:oai:unicamp.br:000927103
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