Том 65, № 3 (2023)

Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (иПСК) демонстрируют уникальную способность к непрерывному самообновлению и дифференцировке во все типы соматических клеток. Понимание механизмов, контролирующих эти свойства, приблизит к эффективному и безопасному использованию ЭСК и иПСК в клеточной терапии. Недавние совокупные данные подчеркнули важность протеостаза в поддержании функции ЭСК. Настоящий обзор посвящен роли убиквитин-протеасомной системы (УПС) – ключевого участника сети протеостаза – в регуляции плюрипотентности и дифференцировки ЭСК и иПСК.

SIM-A9 – линия спонтанно иммортализованных клеток микроглии мыши, полученных из головного мозга новорожденных мышат линии С57BL/6. Цель настоящей работы – характеристика микроглии мыши линии SIM-A9 по соотношению клеток с фенотипом покоящейся и активированной микроглии в культуре, анализ экспрессии маркеров стволовых (прогениторных) клеток CD133 и нестина, рецепторов факторов роста CSF-1R и EGFR, а также анализ кариотипа этой линии. Использованы методы световой микроскопии, иммуноцитохимии в сочетании с проточной цитометрией и ОТ-ПЦР для анализа морфологии, фенотипа и уровня экспрессии генов провоспалительных цитокинов и метод mFISH для анализа кариотипа. Впервые показано, что клетки линии SIM-А9 экспрессируют высокий уровень белка TSPO, маркеров CD68, CD11b и CD45^high на поверхностной мембране клеток, что соответствует фенотипу активированной микроглии. Несмотря на это, клетки линии отвечают дополнительной активацией в ответ на стимуляцию ЛПС, которая приводит к повышению экспрессии генов провоспалительных цитокинов IL-1β, TNFα, IL-6 и образованию высокого уровня активных метаболитов кислорода и азота. Показано, что клетки линии SIM-A9 экспрессируют маркеры стволовых и прогениторных клеток CD133⁺ и нестин, что позволяет рассматривать их как ранние низко дифференцированные прогениторные клетки, несмотря на их фенотип, соответствующий активированной микроглии. Обнаружено также, что клетки линии SIM-A9 экспрессируют рецепторы двух факторов роста CSF-1 и EGF – CSF-1R и EGFR, что свидетельствует о возможности стимуляции пролиферации клеток SIM-A9 по двум альтернативным механизмам под действием соответствующих факторов. У клеток SIM-A9 установлен гипотетраплоидный кариотип с большим числом структурных и количественных аномалий хромосом.

Наночастицы TiO₂ широко применяются в промышленности, фармакологии, медицине. В последнее время предлагается использовать наночастицы TiO₂ для адресной доставки химиотерапевтических препаратов, что может привести к увеличению локальной концентрации TiO₂ и оказать влияние на протекающие в опухоли процессы, в т.ч. на энтоз (внедрение одной опухолевой клетки в другую). В настоящей работе проведено исследование влияния наночастиц TiO₂ (частиц минерала анатаз размером менее 25 нм и частиц, состоящих из смеси анатаза и рутила, размером менее 75 нм в концентрации 1, 10 или 100 мкг/мл в течение 72 ч) на процесс энтоза в культуре клеток аденокарциномы молочной железы человека MCF-7. Культивирование клеток в присутствии разных типов наночастиц TiO₂ замедляет пролиферацию и вызывает уменьшение числа энтозов. Элементный анализ с помощью аналитической электронной микроскопии выявил присутствие TiO₂ в эндосомном компартменте, в цитозоле и во внеклеточном пространстве. Методом иммунохимического окрашивания показано, что оба типа наночастиц TiO₂ в концентрации 10 мкг/мл нарушают образование адгезивных контактов, в т.ч. и на ранних стадиях энтоза. Воздействие частиц анатаза индуцирует транслокацию белка р53 в ядра клеток. В целом, использованные в работе наночастицы TiO₂ ингибируют энтоз в клетках культуры MCF-7, нарушая адгезивные контакты и препятствуя процессу внедрения. Однако можно предположить, что нарушение адгезивных контактов способно усиливать подвижность опухолевых клеток и метастазирование.

Экспансионная микроскопия (Expansion microscopy, ExM) – метод пробоподготовки, позволяющий добиться улучшенной визуализации структур за счет физического расширения образца. Этот метод используется в сочетании с традиционной световой микроскопией и позволяет без применения сложных технических устройств, характерных для методов сверхразрешающей микроскопии (super-resolution microscopy), добиться визуализации биологических структур с более высоким разрешением. В отличие от методов сверхразрешающей микроскопии, экспансионная микроскопия не позволяет преодолеть дифракционный предел, однако наблюдаемый эффект можно считать эквивалентным увеличению пространственного разрешения. Относительная простота метода и нетребовательность к используемому микроскопу сделали экспансионную микроскопию довольно популярным методом для визуализации различных биологических структур. В настоящей работе описано использование экспансионной микроскопии для визуализации в клетках Escherichia coli, находящихся в состоянии SOS-ответа, ДНК и структур, формируемых белком FtsZ. Результаты работы подтверждают полученные ранее данные о том, что белок FtsZ в клетках, находящихся в состоянии SOS-ответа, распределен неравномерно. Использованный в работе протокол визуализации клеток E. coli, предварительно закрепленных на поверхности стекла, с помощью метода экспансионной микроскопии может быть использован в будущем для изучения внутренних структур других клеток – как бактериальных, так и эукариотических.