Caracterização Molecular de Neurônios Humanos Induzidos com Bioinformática
HiNPCs; ASCL1; SMAD; scRNA-Seq
Vários protocolos foram desenvolvidos nos últimos anos para gerar células neuronais a partir de células-tronco pluripotentes induzidas humanas (hiNPCs), revolucionando a pesquisa em neurociência e aprimorando nossa compreensão da patogênese de doenças humanas. Esses protocolos abrangem abordagens como a inibição de SMAD ou a conversão forçada de hiNPCs em neurônios induzidos humanos (hINs) por meio da expressão de fatores de transcrição cruciais (TFs) associados à diferenciação neuronal. Neste estudo, realizamos uma análise comparativa de um novo método de geração de hINs, que combina a inibição de SMAD com a superexpressão de ASCL1, um TF bem conhecido implicado na indução neuronal, juntamente com duas estratégias de diferenciação: diferenciação induzida por NEUROG2 e diferenciação espontânea de hiNPCs. Após um período de diferenciação de 4-6 semanas, as células desses protocolos distintos foram isoladas, submetidas a sequenciamento e posteriormente analisadas usando ferramentas analíticas de célula única. Nossas descobertas a partir da expressão diferencial e da Análise de Enriquecimento de Conjunto de Genes (GSEA) revelaram que os hINs induzidos por ASCL1, abrangendo subtipos glutamatérgicos e GABAérgicos, exibiram uma significativa superexpressão de genes associados à maturação sináptica e ao desenvolvimento neuronal, distinguindo-os de hiNPCs_4w, hiNPCs_6w e hINs induzidos por NEUROG2. Além disso, a análise de identidade regional revelou uma identidade cortical predominante entre as células glutamatérgicas, em contraste com as diversas identidades regionais observadas entre os neurônios GABAérgicos. Adicionalmente, a análise de regulons identificou fatores de transcrição candidatos que podem elucidar o mecanismo por trás das propriedades aprimoradas de maturação do novo protocolo ASCL1. Uma exploração mais aprofundada dos alvos downstream desses regulons e das redes regulatórias associadas apresenta uma perspectiva intrigante para investigações futuras sobre essa abordagem inovadora de diferenciação de hINs.