Поиск Кабинет

Создание функциональной ткани молочной железы из одной стволовой клетки

Подготовила B.C. Мелихова По материалам Nature 2006; 439:84-88. doi:10.1038/nature04372

Идея о существовании стволовых клеток эпителия молочной железы (СКМЖ] возникла еще в начале 60-х гг. прошлого века, однако, её экспериментальные подтверждения стали появляться лишь в последние годы [1]. В 1998 г. Kordon и Smith производили серийные трансплантации фрагментов эпителиальной ткани железы мышей и показали, что в ткани железы присутствуют клетки, которые способны самообновляться и могут полностью воспроизводить эпителиальную ткань молочной железы (МЖ] в нескольких поколениях [1]. Интерес к СКМЖ стал возрастать с появлением работ, в которых говорится о вкладе этих клеток в злокачественное перерождение эпителия МЖ [2]. Однако точная идентификация популяции стволовых клеток молочной железы оставалась невыполненной задачей, т.к. не было предложено биохимических и функциональных маркеров, хорошо характеризующих эти клетки.

В совместной международной работе американских, австралийских и канадских ученых, опубликованной в журнале Nature, достоверно показано получение функционирующей ткани молочной железы из собственных СКМЖ мыши in vivo. Ученые впервые выделили популяцию истинных клоногенных мультипотентных СКМЖ, способную к самообновлению.

Выделение интересующей популяции клеток производилось с использованием флуоресцентного сортинга из тотального гомогената ткани МЖ, обработанного ферментами. Изолированые Lin- и Lin+ клетки были подсажены в междольковую жировую ткань. Эффективность трансплантации измерялась по частоте формирования репопулирую-щих единиц железы (mammary repopulating ‘units' (MRUs]]. MRU формировались только после трансплантации Lin- клеток, которые были разделены на четыре субпопуляции на основе экспрессии CD29 (р-1 -integrin] и CD24 (heat-stable antigen]. Экспрессия этих маркёров известна для нейрональных стволовых клеток и опухолей МЖ [2]. Эффективность и частота формирования MRU той или иной фракцией выяснялась после сортинга клеток и их последующей пересадки. Так, было показано, что трансплантация только Lin-/CD29hi/CD24+ популяции приводила к стабильному формированию MRU - в восемь раз чаще, чем при всех остальных вариантах.

Функционально активная (лактирующая] железа образована дольками, состоящими из альвеол, между которыми в рыхлой волокнистой соединительной ткани располагаются внутридольковые протоки и жировые клетки. Существует три субпопуляции, предположительно происходящие от единого предшественника (стволовой клетки эпителия молочной железы] - миоэпителиоциты, эпителий протоков МЖ и альвеолярный железистый эпителий. Ранее было показано присутствие участков ткани МЖ богатых клетками-предше-ственниками как для мышей [3], так и для человека [4, 5]. Для последующей характеристики выявленной популяции она была исследована на экспрессию специфических маркёров ткани железы - СК14 - миоэпителиальный маркер и СК18 - белок, характерный для эпителия просвета протока МЖ. Оказалось, что практически все Lin-/CD29hi/CD24+ несут 0К18, в то время как CX14 появляется лишь на единичных клетках, часто совместно локализуясь с К18. Для проверки способности исследуемых клеток к дифференцировке были проведены опыты в Матригеле и лактогенной среде. В 85% случаев формировались альвеолярно-подобные структуры, клетки которых секретировали белки молока.

Для подтверждения гипотезы «единого предшественника» меченые Lin-/CD29hi/CD24+ клетки были разведены для инъекции из расчета «одна клетка на инъекцию». В 8 случаях из 68 были получены LacZ+ эпителиальные образования. Г истохимическое исследование таких образований выявило нормальную морфологию протоков и их стандартный клеточный состав. Функционирование таких новообразованных единиц у беременных особей не отличалось от остальной (своей] ткани железы - в просвете протоков выявлялись липидные капли и агрегаты белков молока. Способность к самообновлению была подтверждена опытами с последовательными пересадками одной и той же популяции. Таким образом, истинной СКМЖ авторы работы называют клоногенную самообновляющуюся, мультипотентную клетку с Lin-/CD29hi/CD24+ фенотипом.

В связи с развитием гипотезы возможного участия взрослых стволовых клеток в канцерогенезе были проведены эксперименты по экспрессии CD24 и CD29 гиперп-лазированными, но еще не злокачественными клетками мышей двух мутантных линий. В результате оказалось, что абсолютное количество СКМЖ в линии мышей, мутантной по Wnt-1, возрастает в шесть раз по сравнению с диким типом, что указывает на их возможное участие в развитии рака МЖ. Авторы указывают на участие Wnt-1 сигнального пути перерождения в таких клетках. Здесь имеется аналогия с гемопоэтическими клетками, где Wnt-путь также отвечает за самообновлениие [6]. Эти данные могут указывать на то, что Wnt-1-онкоген может давать начало гетерогенным опухолям, затрагивая не только пул СКМЖ, т.е. этот путь может быть универсальным для канцерогенеза из взрослых стволовых клеток [7]. Однако, по результатам экспериментов с другой линией мышей, MMTV-neu (формируют эпителиальные опухоли в просвете протока МЖ], не было отмечено значительного увеличения количества Lin-/CD29hi/ CD24+ клеток, что свидетельствует в пользу того, что у каждого онкогена (wnt-1, neu] в ткани молочной железы имеется как минимум один тип клеток-мишеней, подвергающихся злокачественному перерождению.

Главный результат работы - идентификация и выделение клеток-предшественников из ткани молочной железы и доказательство формирования функционально активной тканевой единицы из единственной клетки. Интересно, что почти в одно и то же время в электронной версии Nature другая группа исследователей, проводившая похожие эксперименты, описывает существование особой популяции мультипотентных клеток, также способных формировать нормальную эпителиальную ткань МЖ in vivo, но в течение 6 недель. В работе также проанализирован клеточный цикл такого пула, характеризующегося высокой экспрессией CD24 и CD49f [8].

Таким образом, все полученные на сегодняшний день факты подтверждают существование истинных стволовых клеток взрослого организма в МЖ и их участие в нормальных и патологических процессах. Если аналогичные результаты будут получены и у человека, то значение этих работ может быть огромно. Результаты исследований позволят изучать природу рака молочной железы и идентифицировать новые мишени для его лечения. Кроме того, возможность получения функционирующей ткани железы из определённой группы клеток позволит широко внедрить метод биологического аутопротезирования МЖ после мастэктомий или для эстетической реконструкции.

Подписаться на новости
738
Дата: 29 ноября 2006 г.
© При копировании любых материалов сайта, ссылка на источник обязательна.
Подняться вверх сайта