脳由来の神経栄養因子（BDNF）は、分子偏光と未熟神経芽細胞腫細胞の決定的なニューロンへの分化を促進します

発達を通して、ニューロンの前駆細胞は、偏光神経細胞への複雑な変換を受け、神経網の情報の方向性の流れを保証します。ニューロン偏光研究の大部分は、げっ歯類由来の前駆細胞で行われ、ニューロンに発達するようにプログラムされています。げっ歯類の神経細胞とは異なり、ヒト骨髄に由来するSH-SY5Y細胞は、神経芽細胞腫系統のサブクローンを示し、ニューロン様細胞への変換は非常に有益な神経生物学的特性の範囲を示しています。2段階のレチノイン酸（RA）および脳由来の神経栄養因子（BDNF）プロトコルを適用して、未分化のSH-SY5Yのニューロン様細胞への変換を監視し、明確に偏った軸索脱接形態と骨底シナプス接続の形成を監視しました。BDNFは、異なる細胞コンパートメントへの並べ替えにより、軸索マーカータウおよび樹状微小管関連タンパク質-2（MAP2）の発現の重要なドライバーおよび調節因子であることを示します。BDNF-TRKBシグナル伝達をダウンレギュレートする選択的キナーゼ阻害剤を使用して、TRKB受容体の構成的活性化が確立された偏光形態の維持に不可欠であることを実証します。重要なことに、我々の準備に適用される近接ライゲーションアッセイは、ニューロン様細胞を区別することで、特徴的なシナプス前およびシナプス後タンパク質が豊富な精巧なシナプス接続を発達させることを示しています。本明細書の調査結果は、神経生物学と翻訳神経科学に大きな関連性があるヒト由来細胞の神経偏光とシナプス形成に関連するいくつかの基本的なプロセスを強調している。

Throughout development, neuronal progenitors undergo complex transformation into polarized nerve cells, warranting the directional flow of information in the neural grid. The majority of neuronal polarization studies have been carried out on rodent-derived precursor cells, programmed to develop into neurons. Unlike rodent neuronal cells, SH-SY5Y cells derived from human bone marrow present a sub-clone of neuroblastoma line, with their transformation into neuron-like cells showing a range of highly instructive neurobiological characteristics. We applied two-step retinoic acid (RA) and brain-derived neurotrophic factor (BDNF) protocol to monitor the conversion of undifferentiated SH-SY5Y into neuron-like cells with distinctly polarized axon-dendritic morphology and formation of bona fide synaptic connections. We show that BDNF is a key driver and regulator of the expression of axonal marker tau and dendritic microtubule-associated protein-2 (MAP2), with their sorting to distinct cellular compartments. Using selective kinase inhibitors downregulating BDNF-TrkB signaling, we demonstrate that constitutive activation of TrkB receptor is essential for the maintenance of established polarization morphology. Importantly, the proximity ligation assay applied in our preparation demonstrates that differentiating neuron-like cells develop elaborate synaptic connections enriched with hallmark pre- and postsynaptic proteins. Described herein findings highlight several fundamental processes related to neuronal polarization and synaptogenesis in human-derived cells, which are of major relevance to neurobiology and translational neuroscience.