МЕЗЕНХИМАЛЬНЫЕ СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ

Мезенхимальные стволовые клетки (МСК) были открыты в 60-х годах прошлого столетия нашим соотечественником Александром Фриденштейном [88, 89]. В последние годы они привлекли к себе особо пристальное внимание исследователей благодаря некоторым особенностям, открывающим широкие перспективы для их клинического применения. К ним можно отнести обширный спектр дифференцировки и возможность культивирования в течение длительного времени.
По своей природе МСК, основной источник которых - костномозговая ткань, являются предшественниками адипоцитов, хондроцитов,остеобластов и стромы костного мозга. Несмотря на многочисленные исследования, большинство сторон биологии МСК, включая онтогенез, локализацию в костном мозге и функции, пока остаются неясными. Попытки прояснить данные вопросы часто приводят к противоречивым результатам, поскольку разные исследователи используют разные подходы к культивированию МСК, оценке потенциала их дифференцировки и способности к самовоспроизведению. Кроме того, определение МСК затрудняется их гетерогенностью.
Еще Фриденштейн, показав присутствие в костном мозге популяции клеток, принципиально отличных от гемопоэтических, описал их различия по размеру, морфологии, пролиферативной способности, синтезу щелочной фосфатазы и остеогенной способности in vivo [90]. Впоследствии было показано, что МСК костного мозга обладают способностью к дифференцировке in vitro в различные типы клеток [91-93].

В настоящее время МСК чаще всего рассматривают как плюрипотентные клетки с фибробластоподобной морфологией, которые присутствуют во взрослом костном мозге, способны пролиферировать как недифференцированные клетки и несут потенциал дифференцировки в различные типы тканей, включая костную, хрящевую, жировую, сухожилия, мышечную ткань и костномозговую строму [32, 60, 94—98]. Один из отличительных признаков МСК - их способность к адгезии на пластик при культивировании, что позволяет достаточно просто отделять МСК костного мозга от других клеток, например гемопоэтических.
МСК или МСК-подобные клетки, способные дифференцироваться в определенных условиях в различные типы мезенхимальных тканей, присутствуют и в других органах и тканях мезодермального происхождения [99, 100], хотя, очевидно, в костном мозге подобных клеток сравнитель- но больше. В периферической крови МСК в сколько-нибудь значительных количествах в норме не обнаруживаются [101]. МСК костного мозга часто называют также стромальными клетками [102,103]. Некоторые авторы ставят под сомнение подобный объединительный подход, считая, что необходимо уточнить, действительно ли МСК костного мозга, стромальные клетки и МСК-подобные клетки других тканей мезодермального происхождения имеют единую природу, или же они представляют различные клеточные популяции со сходной способностью к дифференцировке [104, 105].
Имеющиеся в настоящее время публикации свидетельствуют о том, что МСК костного мозга отличаются очень широкой пластичностью (хотя, как обсуждалось выше, возможно существование нескольких механизмов этого явления).
МСК способны давать начало некоторым элементам нервной ткани, гепатоцитам, кардиомиоцитам, эпителиальным клеткам легких [66, 102, 109]. При культивировании МСК, однако, возможна некоторая потеря мультипотентности [НО], что, по-видимому, объясняется неоднородностью популяции, содержащей в норме клеткипредшественники с ограниченным потенциалом дифференцировки [32]. В последние годы начинают проясняться молекулярные механизмы, лежащие в основе необычно широкой пластичности МСК. В частности, глобальный анализ генной экспрессии как на уровне популяции, так и индивидуальных МСК выявил в МСК не только транскрипты, характерные для адипоцитов, хондроцитов, миоцитов, остеобластов и стромальных клеток, но и для эндотелиальных, эпителиальных и нейральных/глиальных клеток [111, 112].
МСК костного мозга и их потомство тесно связаны с гемо поэтическими клетками и, вероятно, прежде всего обеспечивают условия нормального гемопоэза в организме [ИЗ]. Известно, что они продуцируют определенные цитокины и ростовые факторы, необходимые для дифференциров- ки гемопоэтических клеток. Список цитокинов включает в себя такие важнейшие гемопоэтичес- кие факторы, как интерлейкины-6, -7, -8, -11, -12, -14, колониестимулирующие факторы (грануло- цитарный, макрофагальный, грану лоцитарныймакрофагальный), LIF, лиганд Flt-3 и SCF [104, 114]. МСК также тесно связаны с эндотелиальными клетками и остеобластами.
Показано, что ряд свойств МСК может меняться в зависимости от условий и времени культивирования [115]. Например, биологические свойства и фенотип МСК могут определяться плотностью их высева. По некоторым данным, клетки растут намного быстрее при рассеве в низких концентрациях [104, 115, 116]. Плотность клеток может влиять и на экспрессию значительного числа генов [117], а условия культивирования могут определять направление дифференцировки и пролиферативный потенциал МСК [116,118]. Согласно опубликованным данным, МСК костного мозга представляют собой смесь морфологически и функционально различающихся клеточных типов. Тем не менее, вопрос о том, отражает ли это разнообразие лишь разные стадии созревания и/или условия культивирования, или же в организме действительно имеются различные типы МСК, пока далек от разрешения. В этой связи большой интерес вызвали работы лаборатории С.М. Верфай [118, 119], в которых описано культивирование так называемых мультипотентных клеток-предшественников из костного мозга человека и мыши. При выделении и культивировании данной клеточной популяции используют комбинированные среды, различные факторы роста и факторы адгезии (например, фибронектин). Мультипотентные клетки-предшественники в контролируемых условиях культивирования приближаются по своим свойствам к ЭСК, т.е. синтезируют теломеразу и Oct-4, обладают практически неограниченным пролиферативным потенциалом и способны дифференцироваться не только в мезенхимальные, но и висцерально-мезодермальные, нейроэктодермальные и эндодермальные типы клеток. Эти клетки могут дифференцироваться in vitro в ткани всех трех зародышевых листков. Более того, при внедрении в раннюю бластоцисту эти клетки дают начало большинству соматических тканей [119]. Остается, однако, неясным, представляют ли эти клетки наиболее примитивный тип МСК костного мозга, и даже существуют ли клетки с такими свойствами in vivo в костном мозге, или же они представляют результат эпигенетических изменений МСК в процессе длительного культивирования.
Определенный свет на эту проблему проливают данные другой группы исследователей [120], которые провели систематический анализ свойств популяций мультипотентных СК, полученных из костного мозга с использованием различных методов, в том числе, и с помощью процедуры, описанной в работах лаборатории С.М. Верфай [118].
Клетки, выделенные и культивируемые согласно трем существенно различающимся методикам, представляют собой фибробластоподобные клетки со сходным пролиферативным потенциалом и неотличимые по морфологии. Клетки также практически не отличаются по наборам поверхностных маркеров. Более 95% клеток в каждой культивируемой популяции были позитивны по СШ05/эндоглину, маркеру МСК. Сходные дифференцировочные возможности этих клеток выявлены при культивировании в условиях направленной дифференцировки в нейрональную, хрящевую, мышечную и эндотелиальную ткани.
Авторы делают вывод о том, что популяции клеток, выделенные из костного мозга и культивируемые разными методами, имеют общую природу и практически не отличаются ни морфологически, ни функционально. Это пока единственная работа, результаты которой указывают на природное и функциональное единство МСК костного мозга.

Поиск по сайту: