ОНТОГЕНЕЗ, 2004, том 35, № 5, с. 390-394
= ХРОНИКА =
ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ ОТЧЕТНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ "БИОЛОГИЯ СТВОЛОВОЙ КЛЕТКИ" (МОСКВА, 28-29 ЯНВАРЯ 2004 г.)
В 2002-2003 гг. в Российской академии наук в рамках эксперимента по поддержке наиболее перспективных направлений фундаментальных исследований была создана Программа Президиума РАН "Физико-химическая биология" (координатор Программы академик Г.П. Георгиев), получившая впоследствии более естественное название "Молекулярная и клеточная биология". Нашли свое место в этой Программе и исследования по биологии стволовых клеток. Так, в Институте биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН был поддержан проект "Механизмы пролиферации и дифференцировки эмбриональных и ткане-специфических стволовых клеток" (руководитель академик Н.Г. Хрущов). 28-29 января 2004 г.
прошла отчетная годичная конференция по этому проекту. Как и в целом во всей Программе, в данном проекте особое внимание уделялось поощрению самостоятельных оригинальных исследований научной молодежи. Поэтому неслучайным видится участие в конференции исключительно молодых сотрудников и аспирантов. О содержании представленных докладов можно судить по опубликованным в этом номере тезисам докладов. Хотелось бы лишь отметить характерное для всех представленных сообщений совмещение нацеленности на решение фундаментальных проблем биологии стволовых клеток с анализом возможности создания биомедицинских технологий на основе изучаемых моделей.
ГЕТЕРОГЕННОСТЬ ПОПУЛЯЦИИ БАЗАЛЬНЫХ КЕРАТИНОЦИТОВ ЧЕЛОВЕКА В КУЛЬТУРЕ. СТВОЛОВЫЕ И ПРОГЕНИТОРНЫЕ КЛЕТКИ
© 2004 г. Е. А. Воротеляк
Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН 119991 Москва ГСП-1, ул. Вавилова, д. 26.
Эпидермис - классический пример ткани, самообновляющейся благодаря функционированию стволовых клеток. В культуре эпидермиса проходит морфогенез и самоорганизация гисто-типической структуры эпидермиса, несмотря на неполную дифференцировку. Стволовые и про-гениторные клетки интерфолликулярного эпидермиса находятся в базальном слое. Разработанная нами модель дестратификации дает возможность получить чистую популяцию базальных клеток в культуре и попытаться разделить различные субпопуляции по их фенотипу и поведению во время регенерации. Для выявления стволовых и прогениторных клеток использованы предполагаемые маркеры стволовых клеток р63 и К19, а также выброс ядерного красителя
Hoechst 33342. Полученные результаты позволяют заключить, что в культуре базальных керати-ноцитов сохраняется популяция клеток, которые по ряду признаков могут быть отнесены к стволовым. В базальных кератиноцитах человека обнаружена экспрессия нестина. Кроме этого, разработаны методы для изучения в культуре длительно сохраняющих метку клеток. Обнаружена значительная гетерогенность клеток базального слоя эпидермиса по кинетическим и морфологическим параметрам.
Разработаны тканевые трансплантаты, содержащие базальные кератиноциты человека, которые успешно использованы для лечения различных тканевых дефектов.
ЭМБРИОНАЛЬНЫЕ СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ - МОДЕЛЬ ПЛЮРИПОТЕНТНОЙ КЛЕТОЧНОЙ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ
© 2004 г. О. Ф. Гордеева
Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН 119991 Москва, ГСП-1, ул. Вавилова, д. 26 Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) яв- для изучения фундаментальных механизмов, во-ляются уникальной экспериментальной системой влеченных в регуляцию процессов раннего разви-
тия млекопитающих и тканеспецифических диф-ференцировок. В исследованиях механизмов пролиферации, коммитирования и дифференцировки ЭСК важную роль играет изучение межклеточных взаимодействий плюрипотентных клеток с дифференцированными клетками: формирования различных типов специализированных высокоадгезивных межклеточных соединений, влияния белков внеклеточного матрикса и других сигнальных молекул.
В ходе морфологического анализа начальных стадий дифференцировки ЭСК впервые была установлена последовательность морфогенетичес-ких преобразований, приводящих к формированию двухслойных и цистических эмбриодных тел. Эти преобразования имеют следующую направленность: появление внешних энтодермальных клеток эмбриоидных тел и начало синтеза ими белков базальной мембраны; пролиферация внешних клеток и, вероятно, миграция с образованием замкнутого слоя; дифференцировка внешних клеток в висцеральную и париетальную внезародышевую энтодерму; появление внутренней полости и эпителизация внутреннего клеточного слоя. После прикрепления эмбриоидных тел к субстрату нарушается целостность слоя внешних клеток, и внутренние клетки вступают в диф-ференцировку. Для характеристики межклеточных взаимодействий на начальных стадиях дифференцировки ЭСК была изучена динамика экспрессии белка адгезивных межклеточных контактов Е-кадгерина и белка внеклеточного матрикса фибронектина в ЭСК с использованием методов иммуноцитохимического анализа и конфокальной микроскопии.
Для выяснения молекулярных механизмов, ответственных за поддержание плюрипотентного
статуса ЭСК, а также контролирующих начальные стадии их дифференцировки, исследована экспрессия генов гомеобокссодержащих транскрипционных факторов семейств POU, Pax, Prox и Ptx в недифференцированных ЭСК, сформированных эмбриоидных телах и ранних дифференцирующихся эмбриоидных телах, прикрепленных к субстрату. Выявлена дифференциальная экспрессия генов Pax-6, Pax-3, Prox-1 и Ptx-2 на начальных стадиях дифференцировки ЭСК in vitro. Показано, что уровни экспрессии генов транскрипционных факторов Oct-4 и Nanog, являющихся специфическими факторами плюрипотентных клеток, не изменяются на изученных стадиях дифференцировки.
Для определения потенций недифференцированных ЭСК и клеток прикрепленных дифференцирующихся эмбриоидных тел были изучены поведение, длительность сохранения и дифференцировка этих различающихся плюрипотентных клеток после трансплантации в перитонеальную полость облученных мышей. В ходе экспериментов было обнаружено, что плюрипотентные ЭСК и клетки эмбриоидных тел образуют тератомы, в которых обнаружены клетки, являющиеся производными всех трех зародышевых листков. На всех изученных сроках после трансплантации (1, 2, 3, 6 нед) сохраняются субпопуляции плюрипотентных клеток, которые экспрессируют щелочную фосфатазу и транскрипционный фактор Oct-4.
Полученные данные представляют интерес для создания эффективных биомедицинских технологий с использованием ЭСК.
ЭКСПРЕССИЯ РЕГУЛЯТОРНЫХ ГЕНОВ Рах-6, 81х-3, Ргвх-1 ПРИ РЕГЕНЕРАЦИИ ХРУСТАЛИКА И СЕТЧАТКИ У ВЗРОСЛЫХ ТРИТОНОВ
© 2004 г. Е. О. Макарьев
Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН 119991 Москва, ГСП-1, ул. Вавилова, д. 26
В изучении регенерации одна из основных проблем - понять механизмы восстановительных процессов. Удобной моделью исследования регенерации является модель регенерации хрусталика и сетчатки у взрослых тритонов. Адекватными подходами для понимания механизмов регенерации являются молекулярно-биологические методы, позволяющие идентифицировать гены в ходе регенерации, в частности в ходе регенерации хрусталика и сетчатки у тритонов. Очевидно, что при этом экспрессируется большое количество разных генов, среди которых наиболее существенная
роль принадлежит регуляторным генам. Последовательное их "включение" запускает цепь событий, приводящих к регенерации. Конкретно поставлена следующая задача - идентифицировать регуляторные гомеобокссодержащие гены в ходе регенерации хрусталика и сетчатки у тритона и установить, что при этом меняется на уровне экспрессии генов. Для исследования избраны регуляторные гомеобоксные гены из семейств Pax, Six, Prox, которые экспрессируются на ранних стадиях развития глаз.
392
Первые данные о наличии таких генов были получены при исследовании развития глаза дрозофилы. Позднее их гомологи были обнаружены при изучении развития глаза позвоночных животных. Анализ структуры этих генов показал, что они гомеобокссодержащие и принадлежат к регу-ляторным генам, контролирующим экспрессию других генов. Таким образом, существует каскад (или, правильнее сказать, сеть) регуляторных генов, экспрессирующихся в ходе развития глаза, причем наблюдаются нелинейные взаимодействия между членами этой сети. В основе развития и регенерации лежат сходные процессы клеточной дифференцировки. Поэтому логично предположить, что в регенерации участвуют те же гены, что и при нормальном развитии хрусталика и сетчатки.
Сетчатка у взрослых тритонов регенерирует за счет двух клеточных источников. Большая часть сетчатки после ее удаления формируется в результате трансдифференцировки клеток пигментного эпителия. Другим источником регенерации являются мультипотентные клетки периферической области сетчатки, пролиферация которых в норме приводит к увеличению размеров
глаза в процессе роста животного, а при регенерации - к формированию дополнительного зачатка сетчатки в полном соответствии с ростовыми потенциями мультипотентных клеток.
В результате проведенного исследования впервые идентифицирована экспрессия регуляторных гомеобоксных генов - Pax-6, Prox-1 и Six-3 - в нативной и регенерирующей сетчатке тритона Pleurodeles waltl. Сравнительный ПЦР-анализ экспрессии генов Pax-6, Prox-1 и Six-3 в нативной и регенерирующей сетчатке тритона показал, что уровень экспрессии генов Pax-6 и Prox-1 увеличивается, а гена Six-3 - уменьшается в ходе регенерации. Впервые методом гибридизации in situ локализована мРНК генов Pax-6, Prox-1 и Six-3 в нативной и регенерирующей сетчатке тритона.
Экспрессия исследуемых генов обнаружена во всех слоях нативной и регенерирующей сетчатки, за исключением сетчатых слоев и фоторецепторов. Обнаружен градиент экспрессии: возрастание от центра сетчатки к периферической цили-арной зоне, где локализованы мультипотентные клетки.
СРАВНЕНИЕ ПРОЛИФЕРАТИВНОЙ АКТИВНОСТИ, ПОТЕНЦИЙ К ДИФФЕРЕНЦИРОВКЕ И СПОСОБНОСТИ К ФОРМИРОВАНИЮ КРОВЕТВОРНОГО МИКРООКРУЖЕНИЯ МЕЗЕНХИМНЫХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК ИЗ ДЕФИНИТИВНЫХ И ЭМБРИОНАЛЬНЫХ КРОВЕТВОРНЫХ ОРГАНОВ
© 2004 г. О. В. Пашшина
Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН 119991 Москва, ГСП-1, ул. Вавилова, д. 26
В последние годы большое внимание уделяется исследованию мезенхим
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.