Поиск Кабинет

Направленная дифференцировка эмбриональных стволовых клеток человека в энтодерму

Подготовил Р.В. Деев По материалам Nat. Biotechnol. 2005;23(12): 1534-41

Одной из наиболее сложных задач в развитии методов направленной дифференцировки эмбриональных стволовых клеток (ЭСК] считается индукция их развития по энтодермаль-ному пути. Вместе с тем, решение этой проблемы позволит вплотную подойти к получению клеток поджелудочной железы и печени для их последующей трансплантации больным людям. Об актуальности такой работы говорит хотя бы тот факт, что число страдающих сахарным диабетом 1 -го типа приближается во всем мире к 60 млн. Недавно группа калифорнийских исследователей из компании CyThera Inc. заявила, что получила обнадеживающие результаты в этом направлении [1 ].

В ходе онтогенеза энтодерма млекопитающих обособляется в первую фазу гаструляции - в ходе деляминации (расслоения эпибласта с образованием экто- и энтодермы]. В дальнейшем, в соответствии с учением Н.Г. Хлопина, этот зародышевый листок дает начало эпителиям энтодермального типа - эпителию желудка, кишечника, печени, желчевыво- дящих путей и желчного пузыря, поджелудочной железы (рис.]. Еще в середине XX века было отмечено, что эпителии этого типа плохо поддаются культивированию in vitro [2].

Традиционной моделью для изучения энтодермального эпителия служит эпителий желточного мешка, что, естественно, учитывает их гистогенетическое единство (см. рис.]. Именно с этими клетками были проведены эксперименты по направленной дифференцировке под влиянием факторов микроокружения - мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК] [3]. Показано, что в отсутствии влияния мезенхимы клетки энтодермы дифференцируются в клетки слизистого типа, но только при кокультивировании с ММСК - в типичные энтероциты с выраженной щеточной каемкой. В последнее время удалось наблюдать образование слоя клеток в культуре с синтезом морфофункционально полноценной базальной мембраны [4, 5].

Ряд исследователей считает, что для перспективного клинического применения работы с ЭСК представляются наиболее целесообразными. Кроме того, in vitro система дифференцировки ЭСК служит отличной моделью эмбриогенеза. Калифорнийские авторы применили оригинальную методику культивирования этих клеток с пониженным содержанием сыворотки и в присутствии активина А - представителя суперсемейства TGF-p. Через 5 дней культивирования до 80% клеток культуры демонстрировали экспрессию генов энтодермальной дифференцировки - SOX17, FOXA2. В дальнейшем клетки были очищены при помощи положительной селекции по поверхностному рецептору CXCR4, при этом частота выделенной популяции стремилась к 100%. Через 5 недель после трансплантации этих клеток под почечную капсулу иммунодефицитным мышам обнаружили сформированные эпителиодные структуры, образующие однослойные мембраны.

Иммуногистохимическое исследование на основные энто-дермальные маркеры (CDX2, Villin - маркеры кишечного эпителия, HSA - специфический печеночный антиген] показало, что данные клетки способны in vivo прогрессивно реализовывать энтодермальную программу дифференцировки.

Об особом методе направленной дифференцировки ЭСК по энтодермальному пути было заявлено и ранее группой Ron McKay [6], однако работа была выполнена с клетками мыши. Авторы интуитивно обогатили нестин-по-зитивную популяцию производных ЭСК культивированием в бессывороточной среде. Затем на клетки воздействовали ростовыми факторами - FGFb и никотинамидом. Были получены клетки, экспрессирующие основные гены эпителия энтодермального типа, однако количество инсулин положительных клеток составило всего 31,5%. Клетки in vitro организовывались в подобие островков Лангерганса и часть клеток которых продуцировала глюкагон и соматос-татин. Были получены положительные результаты при трансплантации их животным с моделью сахарного диабета, однако по непонятным причинам публикации результатов дальнейших исследований не было.

Очевидно, что вопрос о получении гепатоцитов стоит не так остро как с р-клетками поджелудочной железы, ведь они способны делиться в зрелом состоянии и могут быть получены в ходе биопсии. Трансплантация островковых клеток поджелудочной железы в клинике явно не покрывает существующие сегодня потребности и осуществляется лишь в нескольких центрах. Альтернативный метод клеточного трансплантационного лечения сахарного диабета 1-го типа - пересадка клеток костного мозга, пока не имеет вразумительного теоретического объяснения. Так, по данным различных исследователей трансдифференцировка клеток костного мозга в инсулин-продуцирующие клетки остается весьма спорной [7]. Несмотря на это, в отечественной практике данное направление уже используется клиницистами [8].

Разработка способов индукции направленной энтодер-мальной дифференцировки ЭСК животных и человека может привести к созданию не только методов коррекции различных патологий, но и стать одним из существенных аргументов в пользу продолжения исследований с этим материалом. Будущие исследования будут направлены на получение максимального количества дифференцированных клеток из ЭСК с чистотой приближающейся к 100%.

Подписаться на новости
1111
Дата: 16 марта 2006 г.
© При копировании любых материалов сайта, ссылка на источник обязательна.
Подняться вверх сайта