Трансдифференциация стволовых клеток. От клетки к организму

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрены фазы развития эмбриона, начиная с формирования гамет и зародышевых линий. Описаны различия отбора зародышевых и соматических клеток. Образование истинных зародышевых клеток связано с индукцией костного морфогенетического белка. Маркером образования истинных зародышевых клеток у приматов является фактор транскрипции цинкового пальца. Выделяют два типа истинных зародышевых клеток, формирующие энтодерму и образующие эпибласт. Их дифференцировку обеспечивает фактор роста фибробластов за счет находящегося в эпибласте сигнального белка FGF4, взаимодействующего с рецептором FGFR2 в первичной энтодерме. Миграция зародышевых клеток контролируется фактором 1 стромальных клеток. Имплантация оплодотворенной яйцеклетки связана с особенностями дифференциации трофэктодерма и влиянием транскрипционных факторов. Поскольку линии стволовых клеток изолированы от внезародышевых тканей, их происхождение и развитие остаются не до конца установленными. У мышей хорион образуется из небольшого участка трофэктодерма, покрытого внезародышевым мезодермом на проксимальном конце просвета яйцеклетки. У людей хорион вместе с его основой — «внезародышевой мезодермой» — является самым ранним появлением ткани, исходящей из первичной энтодермы. Современные исследования подтвердили возможность получения клонов из ядер ранних бластомеров эмбрионов. Однако использование ядер клеток на более поздних стадиях дало неудовлетворительные результаты. Использование ядер эмбриональных стволовых клеток дало гораздо лучшие результаты по сравнению с клетками более поздних стадий развития. Поэтому, каким бы ни был источник ядер они должны находиться в фазе G0 или G1, но не в G2.

Об авторах

Александр Витальевич Москалев

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова МО РФ

Автор, ответственный за переписку.
Email: alexmav195223@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3403-3850

доктор медицинских наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Борис Юрьевич Гумилевский

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова МО РФ

Email: alexmav195223@yandex.ru

доктор медицинских наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Василий Яковлевич Апчел

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова МО РФ; Российский государственный педагогический университет имени А.И. Герцена

Email: alexmav195223@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7658-4856
SPIN-код: 4978-0785

доктор медицинских наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Василий Николаевич Цыган

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова МО РФ

Email: vn-t@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1199-0911
SPIN-код: 7215-6206
Scopus Author ID: 6603136317

доктор медицинских наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Москалев А.В., Сбойчаков В.Б., Рудой А.С. Общая иммунология с основами клинической иммунологии. М.: Гэотар-Медиа, 2015. 351 с.
  2. Москалев А.В., Гумилевский Б.Ю., Сбойчаков В.Б. Медицинская иммунология с вопросами иммунной недостаточности и основами клинической иммунологии. СПб.: ВМА, 2019. 327 с.
  3. Ярилин А.А. Иммунология / А.А. Ярилин. М.: Гэотар-Медиа, 2010. 957 с.
  4. Kang H.W., Lee S.J., Ko I.K., et al. A 3D bioprinting system to produce human-scale tissue constructs with structural integrity // Nat Biotechnol. 2016. Vol. 34, No. 3. P. 312–319. doi: 10.1038/nbt.3413
  5. Augui S., Nora E.P., Heard E. Regulation of X-chromosome inactivation by the X-inactivation centre // Nat Rev Genet. 2011. Vol. 12, No. 6. P. 429–442. doi: 10.1038/nrg2987
  6. Hilton I.B., D’Ippolito A.M., Vockley C.M., et al. Epigenome editing by a CRISPR-Cas9-based acetyltransferase activates genes from promoters and enhancers // Nat Biotechnol. 2015. Vol. 33, No. 5. P. 510–517. doi: 10.1038/nbt.3199
  7. Gjorevski N., Ranga A., Lutolf M.P. Bioengineering approaches to guide stem cell-based organogenesis. Development. 2014. Vol. 141, No. 9. P. 1794–804. doi: 10.1242/dev.101048
  8. Kern S., Eichler H., Stoeve J., et al. Comparative analysis of mesenchymal stem cells from bone marrow, umbilical cord blood, or adipose tissue // Stem Cells. 2006. Vol. 24, No. 5. P. 1294–1301. doi: 10.1634/stemcells.2005-0342
  9. Lee J.H., Kemp D.M. Human adipose-derived stem cells display myogenic potential and perturbed function in hypoxic conditions // Biochem Biophys Res Commun. 2006. Vol. 341, No. 3. P. 882–888. doi: 10.1016/j.bbrc.2006.01.038
  10. Geraghty R.J., Capes-Davis A., Davis J.M., et al. Cancer Research UK. Guidelines for the use of cell lines in biomedical research // Br J Cancer. 2014. Vol. 111, No. 6. P. 1021–1046. doi: 10.1038/bjc.2014.166
  11. Li B., Zeng Q., Wang H., et al. Adipose tissue stromal cells transplantation in rats of acute myocardial infarction. Coron Artery Dis. 2007. Vol. 18, No. 3. P. 221–227. doi: 10.1097/MCA.0b013e32801235da
  12. Liu N., Zang R., Yang S.T., et al. Stem cell engineering in bioreactors for large-scale bioprocessing // Engineering in Life Sciences. 2014. Vol. 14, No. 1. P. 4–15. DOI.org/10.1002/elsc.201300013
  13. Nomikos M., Swann K., Lai F.A. Starting a new life: sperm PLC-zeta mobilizes the Ca2+ signal that induces egg activation and embryo development: an essential phospholipase C with implications for male infertility // Bioessays. 2012. Vol. 34, No. 2. P. 126–134. doi: 10.1002/bies.201100127
  14. Richardson B.E., Lehmann R. Mechanisms guiding primordial germ cell migration: strategies from different organisms // Nat Rev Mol Cell Biol. 2010. Vol. 11, No. 1. P. 37–49. doi: 10.1038/nrm2815
  15. Rossant J., Tam P.P.L. New Insights into Early Human Development: Lessons for Stem Cell Derivation and Differentiation // Cell Stem Cell. 2017. Vol. 20, No. 1. P. 18–28. doi: 10.1016/j.stem.2016.12.004.
  16. Sasaki K., Nakamura T., Okamoto I., et al. The Germ Cell Fate of Cynomolgus Monkeys Is Specified in the Nascent Amnion // Dev Cell. 2016. Vol. 39, No. 2. P. 169–185. doi: 10.1016/j.devcel.2016.09.007
  17. Slack J.M.W. The science of stem cells. Wiley, 2018. P. 248.
  18. Sternberg S.H., Redding S., Jinek M., et al. DNA interrogation by the CRISPR RNA-guided endonuclease Cas9 // Nature. 2014. Vol. 507, No. 7490. P. 62–67. doi: 10.1038/nature13011
  19. Zia S., Mozafari M., Natasha G., et al. Hearts beating through decellularized scaffolds: whole-organ engineering for cardiac regeneration and transplantation // Crit Rev Biotechnol. 2016. Vol. 36, No. 4. P. 705–715. doi: 10.3109/07388551.2015.1007495
  20. Abbas A.K., Lichtman A.N., Pillai S. Cellular and Molecular Immunology. 9th edition. Philadelphia, Pennsylvania: W.B. Saunders Company. 2018. P. 565.
  21. McDonald J.I., Celik H., Rois L.E., et al. Reprogrammable CRISPR/Cas9-based system for inducing site-specific DNA methylation // Biol Open. 2016. Vol. 5, No. 6. P. 866–874. doi: 10.1242/bio.019067
  22. Gilbert L.A., Larson M.H., Morsut L., et al. CRISPR-mediated modular RNA-guided regulation of transcription in eukaryotes // Cell. 2013. Vol. 154, No. 2. P. 442–451. doi: 10.1016/j.cell.2013.06.044
  23. Sasai Y. Next-generation regenerative medicine: organogenesis from stem cells in 3D culture // Cell Stem Cell. 2013. Vol. 12, No. 5. P. 520–530. doi: 10.1016/j.stem.2013.04.009
  24. Zetsche B., Gootenberg J.S., Abudayyeh O.O., et al. Cpf1 is a single RNA-guided endonuclease of a class 2 CRISPR-Cas system // Cell. 2015. Vol. 163, No. 3. P. 759–771. doi: 10.1016/j.cell.2015.09.038
  25. Bhaya D., Davison M., Barrangou R. CRISPR-Cas systems in bacteria and archaea: versatile small RNAs for adaptive defense and regulation // Annu Rev Genet. 2011. Vol. 45. P. 273–297. doi: 10.1146/annurev-genet-110410-132430
  26. Cai L, Johnstone BH, Cook TG, Liang Z, et al. Suppression of hepatocyte growth factor production impairs the ability of adipose-derived stem cells to promote ischemic tissue revascularization // Stem Cells. 2007. Vol. 25, No. 12. P. 3234–3243. doi: 10.1634/stemcells.2007-0388
  27. Thakore PI, D’Ippolito AM, Song L, et al. Highly specific epigenome editing by CRISPR-Cas9 repressors for silencing of distal regulatory elements // Nat Methods. 2015. Vol. 12, No. 12. P. 1143–1149. doi: 10.1038/nmeth.3630
  28. Wu Y, Chen L, Scott PG, et al. Mesenchymal stem cells enhance wound healing through differentiation and angiogenesis // Stem Cells. 2007. Vol. 25, No. 10. P. 2648–2659. doi: 10.1634/stemcells.2007-0226
  29. lson K., De Nardin E. Contemporary clinical immunology and serology. New Jersey: Upper Saddle River, 2013. 439 p.
  30. Rose N.R., Mackay I.R. The autoimmune diseases. 5th edition. Philadelphia, 2018. 1265 p.
  31. Zabriskie JB. Essential clinical immunology. N.Y., 2009. 362 p.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Маршрут перемещения PGCs в эмбрионе мыши к гонадам

Скачать (360KB)
3. Рис. 2. Оплодотворение у мышей

Скачать (493KB)
4. Рис. 3. Преимплантационное развитие мыши

Скачать (411KB)
5. Рис. 4. Развитие яйцеклетки человека. Период формирования амниона, внезародышевой мезодермы, вторичного желточного мешка и ворсинок хориона. Диаметр оплодотворенной яйцеклетки приблизительно равен 0,6 мм в 9 дней, 0,8 мм — в 12 дней, 2,6 мм — в 16 дней (в отличие от мышиного эмбриона эпибласт человека является плоским)

Скачать (640KB)
6. Рис. 5. Формирование внезародышевых органов и зародышевых листков в оплодотворенной яйцеклетке человека: а — приблизительно 3 недели от оплодотворения; b — приблизительно 4 недели от оплодотворения

Скачать (314KB)

© Москалев А.В., Гумилевский Б.Ю., Апчел В.Я., Цыган В.Н., 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах