Intrinsic cellular cues influencing astrocyte-to- neuron conversion.

Affinché un tessuto si rigeneri, le cellule che vivono al suo interno devono essere in grado di sostituire le cellule danneggiate o perse. Sebbene alcuni organi del corpo umano abbiano questa capacità, le lesioni al sistema nervoso centrale spesso provocano danni funzionali permanenti. Pertanto, la riprogrammazione gliale diretta può offrire un potenziale significativo per lo studio di strategie di modifica della malattia. Sebbene ci siano state molte scoperte scientifiche sostanziali nel campo, i risultati in vivo sono stati attualmente contestati, con rapporti che mostrano una conversione neuronale limitata o nulla. Di conseguenza, nell'applicazione di questa strategia devono essere presi in considerazione diversi aspetti. Ragioniamo che l'ambiente cellulare e lo stato di maturità influenzano queste discrepanze. Di conseguenza, indaghiamo principalmente quest'ultimo aspetto per identificare i fattori intrinseci che potrebbero ostacolare la conversione degli astrociti. Abbiamo testato l'efficienza della riprogrammazione in diversi modelli in vitro in cui abbiamo indotto uno stato di maturazione negli astrociti esprimendo i fattori Rorb e Fezf2. Inoltre, isolando e purificando direttamente gli astrociti dal topo adulto. Già in vitro, abbiamo osservato una drastica diminuzione della resa neuronale rispetto agli astrociti postnatali riprogrammati. È interessante notare che durante la maturazione degli astrociti, abbiamo identificato un segnale di arricchimento significativo dei segni dell'eterocromatina H3K9me3 e H3K27me3 accompagnato da una perdita di accessibilità della cromatina in molti siti target del fattore proneuronale Ascl1, noto per guidare la neurogenesi durante lo sviluppo e ampiamente utilizzato negli studi di conversione cellulare. Di conseguenza, abbiamo ipotizzato che in vivo, i cambiamenti della cromatina si verificano durante la maturazione per proteggere l'identità cellulare, che potrebbe ostacolare l'induzione neuronale dei fattori trascrizionali che altrimenti non sarebbe osservata durante le fasi postnatali. Le nostre analisi attuali si aggiungono alla comprensione di come lo stato di maturazione potrebbe influire sulla propensione cellulare a superare la riprogrammazione. Suggeriamo che quando si prendono di mira gli astrociti per la conversione del destino, si dovrebbe considerare che la loro maturità funzionale, almeno nella corteccia, può già influenzare il loro potenziale di riprogrammazione.

For a tissue to regenerate, the cells living within it must be able to replace damaged or lost cells. Although some organs in the human body have this ability, injuries to the central nervous system often result in permanent functional damage. Therefore, direct glial reprogramming may offer significant potential for studying disease-modifying strategies. While there have been many substantial scientific findings in the field, in vivo results have been currently challenged, with reports showing limited-to-no neuronal conversion. As a result, several aspects must be considered when applying this strategy. We reason that the cell environment and maturity state influence these discrepancies. Accordingly, we mainly investigate the latter aspect to identify intrinsic factors possibly hindering astrocyte conversion. We tested the efficiency of reprogramming in different in vitro models in which we induced a maturation state in astrocytes by expressing the factors Rorb and Fezf2. Furthermore, by directly isolating and purifying astrocytes from the adult mouse. Already in vitro, we observed a drastic decrease in neuron yield compared to reprogrammed postnatal astrocytes. Interestingly, during astrocyte maturation, we identified a significant enrichment signal of the heterochromatin marks H3K9me3 and H3K27me3 accompanied by a loss of chromatin accessibility at many target sites of the proneuronal factor Ascl1, known to drive neurogenesis during development and widely used in cell conversion studies. Consequently, we hypothesized that in vivo, chromatin changes occur during maturation to protect cell identity, which might hinder transcriptional factors neuronal induction that is otherwise not observed during postnatal stages. Our current analyses add to the understanding of how the maturation state might impact the cell propensity to overgo reprogramming. We suggest that when targeting astrocytes for fate conversion, it should be contemplated that their functional maturity, at least in the cortex, can already influence their potential to be reprogrammed.