Developing a human-chick chimera to study neuroblastoma

Abstract

Neuroblastoma (NB) is a childhood cancer contributing to several cases of cancer related deaths in children every year. The oncogene MYCN is known to be related to a worse outcome in patients with NB and is found in approximately 20 % of the cases. MYCN is controlled during normal development, however in NB it is dysregulated. The understanding of NB has been hampered due to the lack of embryonic models that can be used to study NB. In this project we have established a human-chick chimera model by implanting human pluripotent stem cells (hPSCs) that have been differentiated into neuroblastoma precursor trunk neural crest cells (tNCCs). These tNCCs are genetically modified to overexpress MYCN after doxycycline (DOX) treatment. Implanted cells integrate in the chick embryo and follows the ventral migration pathway. Human tNCCs were detected in the embryo by using HuNu (antigen for the human nucleus), together with preimplantation staining DiI or the induced fluorescent tag mScarlet. It was observed that the cells treated with DOX 6 hours post implantation (hpi) migrated faster than cells not treated with DOX (i.e., no MYCN expression). The cells treated with DOX 6 hpi was found close to and in the forming adrenal gland. Cells not treated with DOX (i.e., not expressing MYCN) were found migrating along the neural tube and had not yet reached the forming adrenal gland. Additionally, we could see that the mRNA expression was reduced for HNK1, SOX10 and surprisingly also MYCN in the cells treated with DOX. We can conclude that we have established a human-chick chimera model in which we can study the role of MYCN in neuroblastoma. Furthermore, we can confirm that the cells treated with DOX indeed express MYCN protein, and our results suggest that these cells also migrate faster than cells without MYCN overexpression.

Popular Abstract (Swedish)

Hur kan ägg hjälpa mot barncancer?

Neuroblastom är en barncancerform. Bristen på sjukdomsmodeller har saktat ner framstegen och möjligheterna att förstå hur sjukdomen uppstår. Här kan vi presentera en människo-kycklingchimär som modell för att studera neuroblastom genom att använda embryon från hönsägg tillsammans med mänskliga celler.

Neuroblastom (NB) är en cancerform som oftast drabbar småbarn, majoriteten av de som drabbas är under 5 år. Det är fortfarande okänt när och hur det utvecklas. De flesta tumörerna som hittas finns i binjurarna, magen, eller bröstkorgen. Det kan finnas flera olika gener som är involverade i, bland annat kan det vara en gen som kallas MYCN. Denna gen har man sett är kopplad till ett svårare förlopp och sämre prognos. Bristen på modeller för att studera neuroblastom har hindrat att forskningen framskrider.

Vi har skapat en människo-kycklingchimär (chimär; en individ, som är en blandning mellan arter. I detta fall celler placerade för att växa i ett kycklingembryo) som låter oss studera NB. Detta kan vi göra genom att vi tar humana pluripotenta stamceller (omogna mänskliga celler som kan bli nästan vilken celltyp som helst) och placerar dessa celler i kycklingembryon.

Cellerna som sätts in är genetiskt modifierade så att vi kan bestämma exakt när genen MYCN ska finnas. På bilden till höger ses cellerna som en liten blå punkt i kycklingembryot. Här är tidpunkten vid vilken man genomför insättningen kritisk. Under utvecklingen börjar olika typer av celler att röra på sig vid olika tidpunkter. I detta fall betyder det att vi måste sätta in cellerna innan de bildar organen som tumörerna uppstår i. Det är även viktigt att vi placerar cellerna på rätt ställe då cellerna rör sig längs nervröret (som sedan utvecklas till vårt nervsystem). Vi har testat modellen både med och utan genen MYCN.

Vi lyckades väl med att sätta in cellerna vid rätt tidpunkt och på rätt ställe. Cellerna följer också den väg som de förväntas ta och rör sig längs nervröret mot den blivande binjuren, där man hittar en majoritet av tumörerna hos patienter. Vi kunde även se att i de embryon där celler med genen MYCN fanns rörde sig dessa snabbare och hittades så långt bort som i den blivande binjuren.

Så vad betyder detta? Jo, att vi kan använda vår människo-kycklingchimär för att studera rollen som MYCN har i NB. Men gränsen går inte där, utan vi hoppas att den också ska kunna användas för att kunna studera vilken annan gen som helst. Denna modell är ett stort steg mot bättre förståelse för hur NB uppstår i små barn.

Masterexamensprojekt i Molekylärbiologi 60 hp 2023
Biologiska institutionen, Lunds universitet

Handledare: Sofie Mohlin och Guadalupe Álvarez Hernán
Avdelningen för Pediatrik, Institutionen för kliniska vetenskaper, Lunds universitet

• author: Revstedt, Philippa
• supervisor: Sofie Mohlin; Guadalupe Alvarez Hernan
• organization: Degree Projects in Molecular Biology
• course: MOBN03 20222
• year: 2023
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Biology and Life Sciences
• language: English
• id: 9122408
• date added to LUP: 2023-06-09 11:18:10
• date last changed: 2023-06-09 11:18:10