CC BY
34
I I I I I I
■ I I I
Новости клеточных технологий
НОВОСТИ КЛЕТОЧНЫХ ТЕХНОЛОГИИ
КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ
Обнаружены не описанные популяции клеток, участвующие в развитии сердца
Понимание эмбриогенеза сердца необходимо для раскрытия механизмов патогенеза врождённых и приобретённых сердечных заболеваний [1, 2], а также для разработки подходов к их клеточной терапии [3]. Известно, что существуют две различные популяции карди-омиоцитарных клеток-предшественниц, различающихся по времени их вступления в процесс кардиомиогенеза и характеризующихся экспрессией транскрипционных факторов Isletl (Isl1) и Nkx2-5 [4—6]. Первая популяция — это клетки прекардиальной мезодермы, из которых формируется примитивная сердечная трубка. Более поздние клетки-предшественницы — это клетки так называемого вторичного или переднего сердечного поля, которые дифференцируются в кардиомиоциты правого желудочка и в гладкомышечные клетки стенок крупных сосудов, отходящих от сердца [4].
Недавно научная группа C.-L. Cai сообщила о выделении из тканей проэпикарда мыши новой популяции мультипотентных стволовых клеток, экспрессирующих маркерный белок ТЬх18. Уже около десяти лет назад было известно, что во время эмбриогенеза клетки проэпикарда формируют эпикард, а часть из них претерпевает так называемый эпителиально-мезенхимный переход (в англоязычной литературе — epithelial-to-mesenchymal transition) и мигрирует в миокард, где даёт начало гладкомышечным клеткам собственных сосудов сердца, эндотелиальным клеткам, кардиомиоцитам и адвентициальным фибробластам [7—9]. Однако можно ли назвать клетки проэпикарда гомогенной популяцией, или они включают в себя несколько различных популяций стволовых клеток, до настоящего времени было не выяснено.
Белок ТЬх18 не является описанным de novo, это известный маркер клеток проэпикарда. Недавно было показано, что при повреждениях сердца у рыбки Danio rerío происходит реактивация экспрессии ТЬх18 в эпикарде [10]. Отдельные клетки, в которых произошла такая реактивация, приобретают способность к миграции и формируют кластеры в зоне повреждения, где, по мнению исследователей, участвуют в регенерации, что указывает на их возможную мультипотентность [10, 11].
C.-L. Cai и соавт. удалось показать, что ТЬх18-эксп-рессирующие клетки составляют самостоятельную популяцию в пределах проэпикардиальных клеток. При дифференцировке in vivo в процессе эмбриогенеза ТЬх18+ клетки мигрируют в стенки желудочков и предсердий, где начинают экспрессировать маркерные белки кардиомиоцитов: сердечный тропонин Т (cTnT/Tnnt), сердечный тропонин I (cTnl/Tnni) и миозин саркомеров.
Также эти клетки экспрессируют транскрипционные факторы Gata4 и Nkx2-5, как и уже известные кардио-миоцитарные клетки-предшественницы.
Уникальность популяции ТЬх18+ клеток была подтверждена тем, что они не экспрессируют маркеров Isl1 и MLC2a (также известного как Му17), характерных для ранних предшественников кардиомиоцитов.
In vitro 37% Tbx18+ клеток, выделенные их проэпикарда, способны образовывать колонии, а 34% из этих колоний, в свою очередь, дифференцируются в кардиомиоциты с характерной цитоархитектоникой, экспрессией маркерного белка сТпТ и способностью к спонтанным сокращениям, а также в гладкомышечные клетки, характеризующиеся экспрессией тяжёлых цепей гладкомышечного миозина. Таким образом, не все, но многие клетки проэпикарда обладают мультипотентностью (авторы работы расценивают это свойство как плюрипо-тентность, что, по-видимому, ошибочно).
Клетки уже сформированного, взрослого эпикарда способны к миграции после реактивации экспрессии ТЬх18 [13]. C.-L. Cai и и соавт. попытались выяснить, обладают ли эти мигрирующие элементы дифференцировочным потенциалом, характерным для их проэпикардиальных предшественниц. Но, к их разочарованию, эти клетки в подходящих культуральных условиях дифференцировались лишь в гладкомышечные клетки сосудов, и никогда — в кардиомиоциты, что подтвердилось неспособностью их потомков экспрессировать ген сТпТ. Причины, лежащие в основе такого различия дифференцировочного потенциала, могли бы оказаться очень существенными для попыток использовать клетки эпикарда в регенеративной терапии заболеваний сердца. На данный момент, однако, следует констатировать, что эти клетки не могут быть применены как источник кардиомиоцитов.
Ещё одно интересное дополнение к картине развития сердца в эмбриогенезе сделала недавно научная группа В. Zhou. Исследователи показали, что в процессе дифференцировки Nkx2-5+/lsl1 + клетки дают начало популяции, экспрессирующей маркер Wt1, которая локализуется в проэпикарде и, в свою очередь, дифференцируется в функциональные кардиомиоциты, мозаично распределяющиеся в пределах миокарда и межжелудочковой перегородки. Авторы подтвердили это, выявив экспрессию клетками Wt1 + популяции сердечного тропонина Т и актина саркомеров (ActnD, а также транскрипционных факторов Gata4 и Nkx2-5.
В культуре in vitro Wt1+ клетки дифференцировались в кардиомиоциты, способные к спонтанным сокращениям и генерированию кальциевого тока на мембране,
Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том III, N» 4, 2008
■ И I II II
■тп
Новости клеточных технологий
кальциевых волн и кальциевых пиков, и помимо этого были способны давать начало эндотелиальным клеткам и клеткам гладкой мускулатуры сосудов.
Каким образом \ЛЛ;1 + клетки соотносятся с ТЬх18+ клетками, неясно, так как авторы работы не анализировали их на предмет экспрессии ТЬх18. В действительности, они отличаются лишь способностью образовывать эндотелий сосудов: \ЛЛ;1 + клетки могут дифференцироваться в эндотелиальные элементы, а ТЬх18+ — нет. К сожалению, пока не создано общей картины экспрессии стадиеспецифических маркеров, позволяющей получить исчерпывающее представление о кардиоми-огенезе, и говорить о ТЬх18+ и \ЛЛ;1 + клетках как о самостоятельных клеточных популяциях, по-видимому,
преждевременно. Скорее, они представляют собой различные стадии коммитирования уже известных клеток-предшественниц. Также сомнительна их перспективность для клеточной терапии.
Неясно также, насколько видоспецифична экспрессия некоторых из описанных маркеров. Обсуждаемые эксперименты были проведены на мышах, однако более ранние работы на куриных эмбрионах показали иные результаты, свидетельствующие о том, что клетки проэпикарда вовсе не дифференцируются в кардиомиоциты in vivo [14—18]. Это ставит под сомнение о возможность экстраполяции данных, полученных на экспериментальных объектах, на эмбриогенез сердца человека.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Olson Е. N. A decade of discoveries in cardiac biology. Nature Med. 2004; 10: 467-74.
2. Srivastava D. Making or breaking the heart: from lineage determination to morphogenesis. Cell 2006; 126: 1037—48.
3. Murry C.E., Field L.J., Menasche P. Cell-based cardiac repair: reflections at the 10-year point. Circulation 2005; 112: 3174—83.
4. Buckingham М., Meilhac S., Zaffran S. Building the mammalian heart from two sources of myocardial cells. Nature Rev. Genet. 2005; 6: 826-35.
5. Cai C.-L., Liang X., Shi Y. et al. Isl1 identifies a cardiac progenitor population that proliferates prior to differentiation and contributes a majority of cells to the heart. Dev. Cell 2003; 5: 877-89.
6. Kelly R., Evans S.M. The secondary/anterior heart field. Heart Development and Regeneration teds Rosenthal, N. S. Harvey R. P.] [Academic, San Diego, in the press],
7. Mikawa T., Fischman D. A. Retroviral analysis of cardiac morphogenesis: discontinuous formation of coronary vessels. Proc. Natl Acad. Sci. USA 1992; 89: 9504-8.
8. Mikawa T., Gourdie R.G. Pericardial mesoderm generates a population of coronary smooth muscle cells migrating into the heart along with ingrowth of the epicardial organ. Dev. Biol. 1996; 174: 221—32.
9. Gittenberger-de Groot A.C., Vrancken Peeters M.P., Mentink M.M., Gourdie R.G., Poelmann R.E. Epicardium-derived cells contribute a novel population to the myocardial wall and the atrioventricular cushions. Circ. Res. 1998; 82: 1043-52.
10. Lepilina A., Coon A.N., Kikuchi K. et al. A dynamic epicardial injury
response supports progenitor cell activity during zebrafish heart regeneration. Cell 2006; 127: 607—19.
11. Kraus F., Haenig B., Kispert A. Cloning and expression analysis of the mouse T-box gene Tbx18. Mech. Dev. 2001; 100: 83—6.
12. Pwrez-Pomares J.M., Carmona R., GonzBlez-lriarte M. et al. Origin of coronary endothelial cells from epicardial mesothelium in avian embryos. Int. J. Dev. Biol. 2002; 46: 1005—13.
13. Smart N.. Risebro C.A., Melville A.A. et al. Thymosin b4 induces adult epicardial progenitor mobilization and neovascularization. Nature 2007; 445: 177-82.
14. Wilm B., Ipenberg A., Hastie N.D., Burch J.B., Bader D.M. The serosal mesothelium is a major source of smooth muscle cells of the gut vasculature. Development 2005; 132: 5317—28.
15. Merki E., Zamora M., Raya A. et al. Epicardial retinoid X receptor a is required for myocardial growth and coronary artery formation. Proc. Natl Acad. Sci. USA 2005; 102: 18455-60.
16. Gittenberger-de Groot A.C., Vrancken Peeters M.P., Mentink M.M., Gourdie R.G., Poelmann R. E. Epicardium-derived cells contribute a novel population to the myocardial wall and the atrioventricular cushions. Circ. Res. 1998; 82: 1043-52.
17. Dettman R.W., Denetclaw W.J., Ordahl C.P., Bristow J. Common epicardial origin of coronary vascular smooth muscle, perivascular fibroblasts, and intermyocardial fibroblasts in the avian heart. Dev. Biol. 1998; 193: 169-81.
18. Mikawa T., Gourdie R.G. Pericardial mesoderm generates a population of coronary smooth muscle cells migrating into the heart along with ingrowth of the epicardial organ. Dev. Biol. 1996; 174: 221—32.
Подготовила А.С. Григорян По материалам: Cai C.-L., Martin J.C., Sun Y. et al. A myocardial lineage derives from Tbx18 epicardial cells. Nature 2008; 454: 104-8. Zhou B„ Ma Q„ Rajagopal S., Wu S.W. et al. Epicardial progenitors contribute to the cardlomyocyte
lineage In the developing heart. Nature 2008:453:109-14
Межвидовой перенос ядра: непреодолимый природный барьер или временное техническое препятствие?
Клонирование методом переноса ядра (somatic cell nuclear transfer, SCNT) с целью получения эмбриональных стволовых клеток ИСК) человека сталкивается с серьезными морально-этическими проблемами, связанными с использованием женских овоцитов [1 ]. Так, если исследования ЭСК приведут к их рутинному использованию в клинической практике, то овоциты могут стать своего рода товаром, а женщины попадут под особое давление. Кроме того, отдаленные последствия самой процедуры получения овоцитов у женщин-доноров (к примеру, связанные с многократной гормональной стимуляцией) пока не ясны. К настоящему моменту предложено несколько альтернатив, позволяющих не привлекать овоциты для получения ЭСК. Во-первых, — это
отказ от использования овоцитов вообще и переход от технологии переноса ядра к направленному перепрограммированию генома за счет активации экспрессии определенных генов (получение ¡РБ-клеток). Во-вторых, — индукция дифференцировки овоцитов из стволовых клеток другого происхождения. В-третьих, попытки применения овоцитов от других видов животных (т. н. межвидовой БСЫТ, ¡БСЫТ).
В своем классическом варианте метод БСЫТ заключается в пересадке ядра (кариопласта) соматической клетки в предварительно энуклеированную яйцеклетку (цитопласт), находящуюся в профазе II деления мейо-за. Благодаря данной технологии к настоящему моменту удалось клонировать многие виды животных, а также
Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том III, N» 4, 2008
А
