Investigating in vivo cell and tissue internalization during zebrafish neurulation

Neurulaatio, eli hermostoputken muodostuminen, on yksi selkärankaisten yksilökehityksen varhaisimmista morfologisista prosesseista, jossa levymäisestä solukosta muodostuu sylinterimäinen putki, johon myöhemmin kehittyy selkäranka ja aivot. Neurulaatiota on tutkittu eniten linnuilla ja sammakkoeläimillä, joilla neurulaatio perustuu selkä- eli dorsaalipuolen epiteelisoluista muodostuvan hermostolevyn taipumiseen alkion dorsaalin keskilinjan myötäisesti syvempien kudosten sisälle muodostaen lopulta sylinterimäisen hermostoputken. Keskilinjan solujen internalisaatio, eli sisäänpäin työntyminen tunnetaan solu- ja molekyylitasolla kuitenkin edelleen heikosti sopivan in vivo -mallin puutteesta johtuen. Viime vuosikymmenenä seeprakala (Danio rerio) on osoittautunut loistavaksi in vivo -malliksi sekä biologisten, geneettisten että optisten ominaisuuksiensa ansiosta. Huolimatta vuosien tutkimuksesta seeprakalan neurulaation aikainen solujärjestys ja dynamiikka ovat edelleen kiistanalaisia. Tässä Pro Gradu -tutkielmassa olen osoittanut konfokaalimikroskopiaa, uudenlaista 3D-mallinnusta ja automaattista soluseurantaa yhdistämällä, että seeprakalan hermostolevyn taipuminen perustuu kahden erillisen solujoukon samanaikaisiin liikkeisiin ja keskilinjan solujen muodonmuutoksiin neurulaation varhaisten vaiheiden aikana. Lisäksi pystyin paikallistamaan geneettisiä menetelmiä hyödyntämällä adheesiomolekyyli N-kadheriinin ekspression hermostolevyn solukon dorsaalipuolen uloimmalle pinnalle neurulaation varhaisten vaiheiden aikana. Edelleen osoitin, että seeprakalan keskilinjan solujen muodonmuutos riippuu N-kadheriinista ja adheesio ohjaa näin ollen solujen kollektiivista migraatiota ja lopulta keskilinjan internalisaatiota. Lisäksi paikallistin myosiini II ekspression, jonka on esitetty ajavan kudoksen internalisaatiota epiteelisolukossa, seeprakalan hermostolevyn uloimmalle pinnalle. Vaikka myosiini on läsnä internalisaation kannalta otollisella hetkellä, on vielä epäselvää, osallistuuko myosiini seeprakalan ei-epiteelisen hermostokudoksen muodostumiseen. Kaiken kaikkiaan Pro Gradu -tutkielmani tulokset osoittavat, että adheesiomolekyyli N-kadheriini on välttämätön ohjaamaan hermostolevyn solujoukkojen kollektiivista kaksijakoista migraatiota ja kudoksen internalisaatiota alkion keskilinjalla ja että myosiini II saattaa olla ohjaava voima solun tukirangan dynamiikassa myös seeprakalan hermostolevyn internalisaation aikana.