ЭМБРИОНАЛЬНЫЕ СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ

Взрослый организм млекопитающих, включая человека, состоит более чем из 200 типов клеток, развивающихся из трех зародышевых листков.
Способность клеток одного и того же вида давать начало разным типам клеток и тканей называется плюрипотентностью. Плюрипотентность - одна из основных характеристик всех СК. Определенные клетки позвоночных на ранних стадиях эмбриогенеза обладают способностью дифференцироваться во все типы клеток и тканей. В частности, клетки внутренней массы бластоцисты млекопитающих дают начало всем типам клеток взрослого организма. Такая особенность называется тотипотентностью. Следует иметь в виду, что, по имеющимся данным, клетки внутренней массы вряд ли подпадают под определение СК, поскольку во время эмбриогенеза они превращаются в клетки других типов и, следовательно, в своей массе не обладают способностью к самоподдержанию. В настоящее время нет никаких свидетельств в пользу того, что хотя бы незначительная часть этих клеток самовоспроизводится и сохраняется во взрослом организме. Тем не менее, при культивировании ех vivo в особых условиях внутренней клеточной массы бластоцисты можно получить так называемые эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) [I]. Эти клетки обладают тотипотентностью, поскольку при введении в бластоцисту они могут давать начало всем тканям организма. Кроме того, в культуре in vitro они могут дифференцироваться во множество типов клеток, происходящих из всех трех зародышевых листков эмбриона. ЭСК мыши, например, способны дифференцироваться in vitro в различные типы эмбриональных клеток и во многие типы клеток взрослого организма, включая клетки скелетных мышц и кардиомиоциты, гемопоэтические клетки, клетки желточного мешка, глад- комышечные клетки, адипоциты, хондроциты, эндотелиальные клетки, меланоциты, нейроны и клетки глии, островковые клетки поджелудочной железы и примитивную эндодерму [2-11]. ЭСК обладают нормальным кариотипом и в контролируемых условиях (культивирование на подложке из эмбриональных фибробластов и/или в присутствии фактора LIF (leukemia inhibitory factor)) могут быть клонированы и поддерживаемы в течение многих пассажей без изменения их свойств [12]. С ЭСК сходны по свойствам (прежде всего, по тотипотентности) так называемые эмб- риональные зародышевые клетки, получаемые из полового бугорка эмбрионов [13, 14]. ЭСК из бластоцист обладают более широким пролиферативным и дифференцировочным потенциалом по сравнению с клетками из зародышевых половых бугорков. Кроме того, получение последних связано с большими трудностями. До определенной степени сходны с ЭСК и клетки эмбриональ- ных тератокарцином, однако они имеют пониженный дифференцировочный потенциал по сравнению с ЭСК и часто бывают анеуплоидными, что ограничивает возможности их клиничес- кого применения [12, 15].
ЭСК человека впервые были получены из бластоцист доноров в 1998 г. Джеймсом Томсоном [16]. Почти одновременно Джон Герхарт предложил метод выделения линий эмбриональных за- родышевых клеток из половых бугорков 4—5-недельных эмбрионов человека [17]. ЭСК человека сходны с ЭСК мыши, хотя и отличаются от них по ряду минорных признаков таких, как отсутствие эффекта фактора LIF на поддержание тотипотентности в культуре [18, 19]. Классическими маркерами ЭСК являются изозимы щелочной фосфатазы, транскрипционный фактор Oct-4, высокая теломеразная активность и ряд маркеров клеточной поверхности, например GCTM-2, TRA 1-60, SSEA-3 и SSEA-4 [18], распознаваемые моноклональными антителами к специфическим эмбриональным или опухоль-определяющим антигенам. Физиологическое значение большинст- ва маркеров остается неясным, за исключением Oct-4. Исследования, проведенные на ЭСК и эмбрионах мыши, выявили критическую роль Oct-4 в поддержании тотипотентности ранних эмбриональных клеток и клеток зародышевого пути [20]. Дифференцировка клеток внутренней мас- сы сопровождается понижением уровня Oct-4, а изменение уровня синтеза Oct-4 в ЭСК в свою очередь приводит к потере тотипотентности и переходу к дифференцировке [21, 22]. Кроме Oct-4, имеется еще ряд транскрипционных факторов, синтезируемых в основном недифференцированными ЭСК, например Nanog [23], который занимает важное место в иерархии факторов, определяющих недифференцированную природу ЭСК, и Genesis [24]. В последнее время, благодаря прогрессу в технологии анализа генной экспрессии, идентифицировано значительное число других генов, экспрессия которых характерна для недиффференциро ванного состояния ЭСК, и, как и следовало ожидать, обнаружено существенное перекрывание наборов генов, экспрессируемых в ЭСК мыши и человека [25].
Благодаря своей тотипотентности ЭСК признаны удобной модельной системой для изучения механизмов, лежащих в основе ранних стадий развития млекопитающих [26-28]. Культивиро- вание ЭСК позволяет также использовать их в качестве тест-системы для оценки влияния раз- личных цитокинов и факторов роста на процессы клеточной дифференцировки [29].

Поиск по сайту: