CC BY
48
I I I I I I
■ ■ иппл
Новости клеточных технологий
ЛИТЕРАТУРА:
1. Avital I., Inderbitzin D., Aoki T. et al. Isolation, characterization, and transplantation of bone marrow-derived hepatocyte stem cells. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2001; 288(1): 156-64.
2. Inderbitzin D., Avital I., Gloor B. et al. Functional comparison of bone marrow-derived liver stem cells: selection strategy for cell-based therapy. J. Gastrointest. Surg. 2005; 9(9): 1340-5.
3. Kucia M., Dawn B., Hunt G. et al. Cells expressing early cardiac markers reside in the bone marrow and are mobilized into the peripheral blood after myocardial infarction. Circ. Res. 2004; 95(12): 1191-9.
4. Kucia M., Ratajczak J., Reca R. et al. Tissue-specific muscle, neural and liver stem/progenitor cells reside in the bone marrow, respond to an SDF-1 gradient and are mobilized into peripheral blood during stress and tissue injury. Blood Cells Mol. Dis. 2004; 32(1): 52-7.
5. Wojakowski W., Tendera M., Michalowska A. et al. Mobilization of CD34/ CXCR4+, CD34/ CD117+, c-met+ stem cells, and mononuclear cells expressing early cardiac, muscle, and endothelial markers into peripheral blood in patients with acute myocardial infarction. Circ. 2004; 110: 32l3-20.
6. Kucia M., Ratajczak J., Ratajczak M.Z. Bone marrow as a source of circulating CXCR4+ tissue-committed stem cells. Biol. Cell 2005; 97: 133-46.
7. Goolsby J., Marty M.C., Heletz D. et al. Hematopoietic progenitors express neural genes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2003; 100(25): 14926-31.
8. Tondreau T., Lagneaux L., Dejeneffe M. et al. Bone marrow-derived mesenchymal stem cells already express specific neural proteins before any differentiation. Differentiation 2004; 72(7): 319-26.
9. Willenbring H., Bailey A.S., Foster M. et al. Myelomonocytic cells are sufficient for therapeutic cell fusion in liver. Nat. Med. 2004; 10; 7: 744-8.
Подготовил А.Л. Поспелов По материалам Leukemia 2006; 20: 18-28
Создание функциональной ткани молочной железы из одной стволовой клетки
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 (p-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 СК18, в то время как СК14 появляется лишь на единичных клетках, часто совместно локализуясь с СК18. Для проверки способности исследуемых клеток к дифференци-ровке 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. Гистохимическое 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
Клеточная трансплантология и тканевая инженерия № 1 (3), 2006
I I I I I I
Новости клеточных технологий
■ ■ иппл
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, ММТУ-пеи [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 ^пИ, пей] 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.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Kordon E.C., Smith G.H. An entire functional mammary gland may comprise the progeny from a single cell. Development 1998; 125: 1921-30.
2. Al-Hajj M., Wicha M.S., Benito-Hernandez A. et al. Prospective identification of tumorigenic breast cancer cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2003; 100; 3983-8.
3. Alvi A.J., Clayton H., Joshi C. et al. Functional and molecular characterisation of mammary side population cells. Breast. Cancer. Res. 2003; 5: R1-R8.
4. Gudjonsson T., Villadsen R., Nielsen H.L. et al. Isolation, immortalization, and characterization of a human breast epithelial cell line with stem cell properties. Genes Dev. 2002; 16: 693-706.
5. Dontu G., Abdallah W.M., Foley J.M. et al. In vitro propagation and transcriptional profiling of human mammary stem/progenitor cells. Genes Dev. 2003; 17: 1253-70.
6. Reya T., Duncan A.W., Ailles L. et al. A role for Wnt signalling in self-renewal of haematopoietic stem cells. Nature 2003; 423: 409-14.
7. Liu B.Y., McDermott S.P., Khwaja S.S., Alexander C.M. The transforming activity of Wnt effectors correlates with their ability to induce the accumulation of mammary progenitor cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2004; 101: 4158-63.
8. Stingl J., Eirew P., Ricketson I. et al. Purification and unique properties of mammary epithelial stem cells. Nature 2006 Jan 4; Epub.
Подготовила B.C. Мелихова По материалам Nature 2006; 439: 84-88. doi:10.1038/nature04372
К вопросу об иммуногенности эмбриональных стволовых клеток человека и их коммитированных производных
Эмбриональные стволовые клетки и их коммитированные производные [ЭСК/КПЭСК] являются одним из перспективных видов клеточного материала в трансплантационной регенеративной медицине. Методы получения изогенных «паци-ент-специфических» линий ЭСК принципиально способны решить проблему дефицита донорского материала [яйцеклетки, бластоцисты], тем не менее, сами технологии переноса ядра или слияния нуждаются в значительном усовершенствовании. Аллогенные ЭСК могут быть получены в большом количестве, однако их использование ограничено существованием иммунологического барьера, препятствующего приживлению любых несовместимых клеток и тканей. Несмотря на это, ряд исследователей придерживается точки зрения о некоторой иммунопривилегированности ЭСК/КПЭСК, указывая, что эти клетки не способны индуцировать значительную реакцию отторжения при аллогенной трансплантации. Эти представления основываются на ряде известных фактов:
• имплантировавшаяся в матку бластоциста [несущая ЭСК], несмотря на отсутствие плацентарного барьера не подвергается иммунному отторжению, хотя и экспрессирует несовместимые антигены отца;
• ЭСК/КПЭСК имеют низкий уровень экспрессии молекул MHC I класса, не экспрессируют молекулы MHC II класса и костимулирующие молекулы CD80, CD86 [1, 2];
• ЭСК/КПЭСК существенно ингибируют пролиферацию Т-лимфоцитов в реакции смешанной культуры лимфоцитов [1 ].
Экспериментальное подтверждение низкой иммуногенно-сти ЭСК/КПЭСК in vivo имеет важное практическое значение, поскольку открывает реальные перспективы получения неограниченного ресурса эмбриональных и коммитированных клеток для трансплантации. Одним из первых исследований, посвященных данной проблеме, является недавно опубликованная в онлайн-версии журнала Stem Cells работа группы М. Drukker.
В исследовании использовались радиационные химеры «Trimera», являющиеся экспериментальной моделью иммунной системы человека для изучения «реакции хозяин против трансплантата» (рис.) [3,4]. Введение 1 миллиона ЭСК человека или низкодифференцированных тканевых фрагментов, выделенных из 4-недельных ЭСК-индуцирован-ных тератом, выполнялось под почечную капсулу мышам-хи-мерам. В качестве контроля осуществлялась трансплантация
Клеточная трансплантология и тканевая инженерия № 1 (3), 2006
