Signaling Pathways and Downstream Transcriptional Networks Regulating Cell Fate Allocation in the Early Mammalian Embryo

Το Ίδρυμα Μποδοσάκη, εμπλουτίζοντας το κοινωφελές έργο του στους τομείς της Επιστήμης και της Εκπαίδευσης, διοργάνωσε το Σεπτέμβριο του 2014,  για πέμπτη χρονιά, ένα κύκλο Σεμιναρίων σε θέματα Βιολογίας και Ιατρικής, στα οποία συμμετείχαν αριστούχοι νέοι Έλληνες φοιτητές.
 
Στόχος αυτής της πρωτοβουλίας είναι η δημιουργία γόνιμης επικοινωνίας ανάμεσα στους ομιλητές και στο ακροατήριο με διαλόγους εστιασμένους σε επιλεγμένα θέματα αιχμής, όπως ο κυτταρικός επαναπρογραμματισμός, τα βλαστοκύτταρα, η αναπτυξιακή βιολογία και η γονιδιακή έκφραση του νευρικού συστήματος, η ρύθμιση της μεταγραφής του DΝΑ, οι μηχανισμοί πρωτεϊνικής έκκρισης και μετανάστευσης, η πληθυσμική βιολογία και γονιδιωματική, η μοριακή βιολογία του καρκίνου, και οι πρόοδοι της κλινικής ογκολογίας.

Κατά τη διάρκεια του Σεμιναρίου, ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στις συζητήσεις με τους φοιτητές, τόσο κατά την διάρκεια όσο και μετά το πέρας κάθε ομιλίας.
 
Κύρια ομιλήτρια (Keynote Speaker) του Σεμιναρίου αυτού ήταν η Καθηγήτρια Elizabeth Robertson, PhD (Wellcome Trust Principal Research Fellow and Professor of Developmental Biology, Sir William Dunn School of Pathology, University of Oxford). Το περιεχόμενο της ομιλίας της  συνοψίζεται από την ίδια, ως εξής:
 
Shortly after implantation mouse embryo comprises of three distinct epithelial layers.  The founder tissue of the embryo proper, the epiblast, forms a radially symmetrical cup of cells that grows in close apposition to the extra-embryonic ectoderm and visceral endoderm to form a simple cyclindrical structure.   A few hours later the epiblast aquires first a promimal to distal polarity, which is then converted to allow the embryo to establish the anterior-posterior (head tail) axis by the directed migration of a small group of distal visceral endoderm cells termed the AVE.  This symmetry breaking event allows the process of gastrulation to be initiated on the prospective posterior side of the embryo.  Our experiments argue that this process of axis specification and early patterning is regulated by the activity of the TGFbeta growth factor Nodal which is expressed in the epiblast and signals to the overlying endoderm and extra-embryonic ectoderm to trigger a series of reciprocal inductive interactions.  Moreover a continuum of graded Nodal activities later regulate cell fate allocation during the process of gastrulation to allow the mesoderm progenitors and definitive gut endoderm progenitors to be speficied in time and space. Precisely coordinated feed forward and negative feedback regulatory loops fine tunes strength of signalling and modulates dose-dependent cell type specification.
 
How does Nodal signaling execute these divergent functions? A key nodal target is the T-box gene Eomesodermin (Eomes).  Nodal mediated activation of Eomes in the early extra-emryonic visceral endoderm is responsible for induction of the AVE signaling center that specifies anterior identity, in part by directly activating the homeobox transcription factor Lhx1.By contrastEomes expression within the epiblast marks the earliest cardiac mesoderm and promotes formation of cardiovascular progenitors by directly activating the bHLH transcription factor Mesp1 upstream of the core cardiac transcriptional machinery. We conclude that Eomes functions, together with dose-dependent Nodal signals, governs discrete context dependent transcriptional networks that sequentially pattern the embryonic axis and specify cardiac and definitive endoderm progenitors during mouse gastrulation.  Findings from genetic experiments in the mouse will be key to the development of protocols that allow the directed differentiation of stem cell in vitro.