Хотя культуры эмигрирующих eNCSCs первоначально представлены гомогенной популяцией клеток в отношении их потенциалов (Lee et al., 2004), эти клетки быстро подвергаются клональной сегрегации (Henion and Weston, 1997; Greenwood et al., 1999; Luo et al., 2003). Это, по-видимому, обусловлено ограниченными рангами передачи сигналов и активностью ростовых факторов, таких как продуцируемый нервной трубкой Wnt, который в культурах эксплантов индуцирует сенсорный нейрогенез в субнаборе из всех клеток нервного грбеня и который может быть модулирован с помощью передачи сигналов BMP (Figs. 1 and 2). Вероятно, in vivo миграторный нервный гребень является гетерогенным, как это было показано отслеживанием одиночных клеток (Fraser and Bronner-Fraser, 1991). Хотя некоторые из меченных клеток в этих экспериментах вносили вклад как сенсорные, так и автономные ганглии, др. ограничивались и генерировали или только сенсорные или только симпатические клетки. Более того, Ngn2-позитивные клетки, выбирающие судьбу преимущественно сенсорных ганглиев, обнаруживались в клетках нервного гребня, когда они эмигрировали из нервной трубки, перемешиваясь с multifated Sox10-позитивными клетками (Zirlinger et al., 2002). Т.о., сохранение или сеграгация сенсорных клонов регулируются очень рано в развитии нервного гребня. Базируясь на собственных данных, мы полагаем (Fig. 7), что клетки нервного гребня возникают из нервной трубки с одинаковой компетентностью; комбинационная передача сигналов Wnt и BMP сохраняет мультипотентность в некоторых из эмигрирующих NCSCs и супрессирует их нейрональную спецификацию, тогда как др. эмигрирующие клетки нервного гребня не делают этого (или, по крайней мере, не постоянно), подвергаясь синергичному действию Wnt plus BMP и адоптируют Wnt-зависимую судьбу чувствительных нейронов. Как возникает эта клеточная гетерогенность пока неясно. Возможно ограниченная доступность сигналов или факторов, локально ингибирующих активность BMP, может быть задействована. Более того, пока неясно, может ли передача сигналов Wnt/BMP сохранять NCSCs с потенциалами, обеспечивающими образование гладкомышечных клеток. нейрогенез и глиогенез. В частности, недавние доказательства показали, что клоны меланоцитов сегрегируют от др. клона нервного гребня, уже в нервной трубке до эмиграции нервного гребня (Wilson et al., 2004). В любом случае наша находка, что передача сигналов BMP может противодействовать активности, индуцирующей сенсорные нейроны, канонической передачи сигналов Wnt, предоставляет возможное решение парадокса, что в нормальном развитии нервного гребня не все эмигрирующие клетки нервного гребня воспринимают сенсорную судьбу, несмотря на общую чувствительность eNCSCs к передаче сигналов Wnt и экспрессию Wnts в месте вычленения нервного гребня. Сходным образом, ингибирование BMP-зависимого автономного нейрогенеза с помощью передачи сигналов Wnt также делает возможным объяснение, почему генерация автономных нейронов предупреждается в эмигрирующих клетках нервного гребня несмотря на присутствие BMPs в эктодерме и дорсальной части нервной трубки.

В согласии с ролью передачи сигналов Wnt в экспансии NCSC in vivo, устранение wnt1/wnt3a у мышей приводит к редукции большинства клонов нервного гребня (Ikeya et al., 1997), a ингибирование сигнала Wnt в начале эмиграции нервного гребня у рыбок данио ведет к снижению экспрессии некоторых маркеров нервного гребня, включая Sox10 (Lewis et al., 2004). Однако, количество Sox10-позитивных клеток кажется нормальным и клетки нервного гребня всё ещё вносят вклад в множественные клоны после специфичной для нервного гребня делеции β-catenin и BMP рецептора IA (Hari et al., 2002; Stottmann et al., 2004). Это подчеркивает потребности в стадио- или signaling component-специфических компонентах для передачи сигналов Wnt/BMP в сохранении стволовых клеток, что адресуется будущим исследованиям.

Хотя Wnt в комбинации с передачей сигналов BMP поддерживает мультипотентность NCSCs и поддерживает клеточные деления в большинстве этих клеток, их чувствительность к инструктивным факторам роста со временем изменяется. Наиболее интересно, что расширившиеся NCSCs теряют свою чувствительность к активности, индуцирующей сенсорные нейроны, канонической передачи сигналов Wnt, тогда как остаётся чувствительность к др. инструктивным факторам роста, включая BMP2, NRG1 и TGFβ. Потеря чувствительности к Wnt не может быть объяснена избирательной элиминацией клеток с сенсорным потенциалом, как продемонстрировано с помощью клонального анализа клеток, которые сохраняются в присутствии Wnt1 and BMP2 (Figs. 5 and 6). Скорее во время сохранения в культуре индивидуальные NCSCs приобретают врожденные отличия по сравнению с eNCSCs, эмигрирующими из нервной трубки. Очевидно, что эти изменения соответствуют процессам, происходящим in vivo: хотя в случае клеток седалищного нерва повышенная клеточная гибель может маскировать эффект Wnt на сенсорный нейрогенез, постмиграторные NCSCs, присутствующие как в седалищном нерве, так и в DRG, обладают измененным Wnt ответом по сравнению с миграторными NCSCs и неспособны генерировать сенсорные нейроны (Fig. 6). Сходные изменения наблюдаются также в ответ на др. факторы роста, как в NCSCs, изолированные в разные временные точки, так и в постмиграторных NCSCs, происходящих из разных регионов ПНС (Bixby et al., 2002; Kruger et al., 2002). Тем самым изменения внутренне присущих клеткам детерминантов влияет на выбор клеточной судьбы путем изменения чувствительности клеток нервного гребня к специфическим внеклеточным сигналам (White et al., 2001; Kubu et al., 2002). Напр., уровень транскрипционного фактора Sox10 предопределяет, как клетки нервного гребня интерпретируют свою окружающую среду и какую судьбу они приобретают (Paratore et al., 2001). Такие изменения, приобретаемые со временем, также могут объяснить различные функции, приписываемые Wnts и BMPs во время развития нервного гребня, в пределах от индукции, вычленения нервного гребня и экспансии NCSC до образования меланоцитов и нейрогенеза (Ikeya et al., 1997; Dorsky et al., 1998; Garcia-Castro et al., 2002; Burstyn-Cohen et al., 2004; Lee et al., 2004). В самом деле, блокирование передачи сигналов Wnt в разные точки времени эмбриогенеза рыбок данио указывает на повторяющиеся, но самостоятельные роли в развитии нервного гребня (Lewis et al., 2004).

Нейральные стволовые клетки из CNS также испытывают врожденные изменения во время развития, склоняя клетки к самообновлению, чтобы генерировать или нейроны или глию, или продуцировать специфические типы нервных клеток (Alvarez-Buylla et al., 2001). В частности, каноническая передача сигналов Wnt способствует экспансии стволовых клеток на ранних стадиях развития кортекса, в то время как она индуцирует детерминацию нейрональных клонов на поздних стадиях (Hirabayashi et al., 2004). Т.о., как и в случае с NCSCs, обнаруженный на разных стадиях развития ПНС предполагаемый переход от присутствующих нейральных стволовых клеток эмбриона ко взрослым нейральным стволовым клеткам сопровождается альтерациями в генетической программе стволовых клеток (Alvarez-Buylla et al., 2001). Это означает, что постоянное самообновление, используемое в качестве ключевого свойства стволовых клеток, может оказаться неприменимым в узком смысле слова к нейральным (и соотв. к др.) стволовым клеткам во время развития. Скорее, несмотря на сохранение своей мультипотентности, стволовые клетки адаптируются к сигналам, присутствующим в их внеклеточной среде.

Среда, однако, также со временем изменяется. В ПНС каноническая активность Wnt наблюдается только на ранних стадиях развития, когда клетки нервного гребня эмигрируют из нервной трубки (Fig. 6). На более поздних стадиях активность Wnt/β-catenin больше не обнаруживается в тканях. происходящих из нервного гребня, такиех как DRG, периферические нервы и симпатические ганглии. Т.о., не только NCSCs теряют свою Wnt чувствительность со временем, но и также постмиограторные клетки нервного гребня более не подвергаются действию передачи сигналов Wnt. Мы полагаем, что эта дваойная регуляция передачи сигналов Wnt гарантирует тонкий контроль, как в пространстве, так и во времени, поддержания NCSCс помощью Wnt/BMP и расхождения сенсорных клонов только за счет одной передачи сигналов Wnt. Следовательно, поздний сенсорный нейрогенез при формировании DRG может происходить Wnt-независимым способом. Скорее всего, сохранение NCSCs на поздних стадиях может регулироваться с помощью сигналов, не участвующих в канонической передаче сигналов Wnt. Альтернативно, временный запуск NCSCs с помощью Wnt plus BMP на ранних стадиях может быть достаточным для поддержания NCSCs также на более поздних стадиях до тех пор, пока они не подвергаются действию новых инструктивных сигналов, таких как BMPs, которые экспрессируются в дорсальной аорте и индуцируют автономный нейрогенез (Reissmann et al., 1996; Shah et al., 1996). Итак, сохранение NCSC и клональные решения возникают, регулируемые с помощью динамического взаимодействия между свойствами, присущими врожденно клеткам, и внеклеточными сигналами, включая передачу сигналов Wnt, это меняется в зависимости от времени и локализации.