CC BY
32
I I I I I I
Новости клеточных технологий
■ ■ тп
ЛИТЕРАТУРА:
1. Tai M.-H., Chang C.-C., Olson L.K., Trosko J.E. Oct4 expression in adult human stem cells: evidence in support of the stem cell theory of carcinogenesis. Carcinogenesis doi:10.1093/carcin/bgh321.
2. Singh S.K., Hawkins C., Clarke I.D. et al. Identification of human brain tumour initiating cells. Nature 2004; 432: 396-401.
3. Rubio D., Garcia-Castro J., Martin M.C. et al. Spontaneous human adult stem cell transformation. Cancer Res. 2005; 65: 3035-9.
4. Kassem M., Burns J.S., Garcia C.J., Rubio M.D. Adult stem cells and cancer. Cancer Res. 2005; 65: 9601.
5. Serakinci N., Guldberg P., Burns J.S. et al. Adult human mesenchymal
stem cell as a target for neoplastic transformation. Oncogene 2004; 23; 29: 5095-8.
6. Stenderup K., Justesen J., Clausen C., Kassem M. Aging is associated with decreased maximal life span and accelerated senescence of bone marrow stromal cells. Bone 2003; 33: 919-26.
7. Toren A., Bielorai B., Jacob-Hirsch J. et al. CD133-positive hematopoietic stem cell «sternness» genes contain many genes mutated or abnormally expressed in leukemia. Stem Cells 2005; 23[8):1142-53.
8. Miura M., Miura Y., Padilla-Nash H.M. et al. Accumulated chromosomal instability in murine bone marrow mesenchymal stemcells leads to malignant transformation. Stem Cells 2005; Epub.
Подготовил A.B. Берсенев По материалам Cytotherapy 2005; 7: 509-19
К вопросу о репопуляции лёгочного эпителия человека клетками костного мозга
Возможным механизмом восстановления альвеолярного эпителия после повреждения лёгких является способность аль-веолоцитов II типа к делению. Многие ткани содержат в себе субпопуляцию так называемых камбиальных клеток, способных к пролиферации и дифференцировке, служащих для её восстановления при физиологической регенерации, а также в случае её повреждения. Кроме того, многими исследователями была показана миграция и участие в репаративной регенерации ткани прогениторных клеток костного мозга.
Было показано, что взрослые мультипотентные клетки-предшественники костного мозга мышей могут дифференцироваться в ткани всех трёх зародышевых листков in vitro [1 ]. Механизм, посредством которого клетки костномозгового происхождения мигрируют в различные ткани и дифференцируются, неизвестен, однако ясно, что это происходит под воздействим сигналов, вызванных повреждением [2, 3]. Также предполагается, что пластичность стволовых клеток может быть объяснена их слиянием с клетками ткани in situ [4].
В лёгких камбиальные клетки дифференцируются в базальные и слизистые секреторные клетки бронхов и клетки II типа альвеол. Результаты, полученные на различных экспериментальных моделях, показывают, что стволовые клетки костного мозга могут химеризовать лёгкие и дифференцироваться в альвеолоциты [2, 5, 6]. У человека в сериях назальных биопсий, взятых у женщин, получивших мужские трансплантаты костного мозга, не было выявлено Y-хромосом в эпителии верхних дыхательных путей [7]. Однако, в более поздних исследованиях был показан химеризм человеческого лёгочного эпителия, включая альвеолярный, после трансплантации ге-мапоэтических стволовых клеток [8, 9], но никто не показывал энграфтинга клеток костного мозга. Слияние стволовых клеток костного мозга с лёгочным эпителием человека было продемонстрировано in vitro [10], однако не было обнаружено в тканях, полученных от пациентов, которым были трансплантированы клетки противоположного пола [8, 9, 11].
Авторы статьи, недавно опубликованной в журнале Tissue Engineering, предположили, что клетки костного мозга могут участвовать в реэпителизации альвеол. С целью проверки этой гипотезы были исследованы архивные образцы тканей от пациентов-мужчин, которые получили трансплантаты от доноров-женщин, а также образцы, взятые при вскрытии от женщин, получивших трансплантаты костного мозга от до-норов-мужчин. Идентификацию клеток костного мозга и изу-
чение возможного слияния проводили методом выявления X- и Y-хромосом.
Было показано, что клетки внелегочного происхождения могут химеризовать лёгкие и дифференцироваться в альвеолярный эпителий, а также, что, по крайней мере, часть из этих клеток имеет костномозговое происхождение [материал от реципиентов после трансплантации костного мозга). У женщин, получивших костный мозг от доноров-мужчин, во многих типах лёгочных клеток была найдена Y-хромосома. Подтверждение наличия энтодермальных производных из стволовых клеток костного мозга имеет большее значение, так как об этой возможности сообщается в ряде исследований [2, 5, 8, 9, 11, 12] [если не принимать в расчет альтернативную точку зрения о развитии легочного эпителия из материала прехордальной пластинки, т.е. эктодермального происхождения). Наблюдения исследователей показали, что эпителий лёгких взрослого человека обладает способностью к восстановлению, используя клетки из одного или нескольких внелёгочных источников. Сами авторы указывают на то, что им, как и другим группам, пытавшимся обнаружить в лёгких клетки внелёгочного происхождения [8, 9], пришлось столкнуться с определёнными проблемами, главным образом, заключавшимися в плохой сохранности ткани, что может сказаться на чувствительности методов детекции.
Все образцы лёгочных трансплантатов имели явную патологию, все пациенты страдали хроническим отторжением трансплантата. Что касается пациентов, которым была проведена трансплантация костного мозга, то их смерть наступила в результате дыхательной недостаточности. Таким образом, привлечение клеток могло быть ответом на сигналы, порождённые тканями лёгкого в процессе патогенеза. В свете этого можно предположить необходимость дальнейших исследований сходных образцов здоровых лёгких, чтобы определить, является ли привлечение внелёгочных клеток частью нормального процесса обновления, или же оно задействуется исключительно при повреждении. Свидетельства, полученные на экспериментальных моделях, указывают на последнее, так как клетки внелёгочного происхождения обнаруживаются в тканях сразу после повреждения [5].
Хотя эксперименты in vitro, рассматривающие ответ человеческих мезенхимальных клеток на повреждение дыхательного эпителия, показывают слияние некоторых клеток [10], такое слияние не было обнаружено у пациентов,
Клеточная трансплантология и тканевая инженерия № 1 (3), 2006
■■■ lililí
ш
Новости клеточных технологий
получивших трансплантаты от доноров противоположного пола [8, 9, 11]. Более того, Harris показал дифференци-ровку стволовых клеток, полученных из костного мозга, в лёгочный эпителий без слияния in vivo [13].
Авторы статьи протестировали образцы тканей на полиплоидию сопутствующей демонстрацией X- и Y-хромосом. И хотя клеток с аномальным хромосомным набором обнаружено не было, исследователи считают, что из-за природы материала возможно было провести исчерпывающий тест на полиплоидию.
Таким образом, в работе показано, что клетки, мигрировавшие в лёгкие из внелегочного источника [в частности -костного мозга), способны к энграфтингу и дифференцировке в клетки альвеолярного эпителия, а также в клетки мезенхимального происхождения, включая макрофаги, эндотелий и гладкие миоциты. Работа подтверждает, что такой механизм репаративной регенерации возможен в лёгких человека.
Подобные работы могут указать на новые интересные возможности для лечения заболеваний лёгких. Клетки, приходящие в лёгкое при его повреждении, представляют собой потенциально управляемую систему, которая может использоваться для ускорения восстановления эпителия легких. В дополнение к этому, возможно, репопуляция повреждённых дыхательных путей нормальными клетками может быть достигнута при трансплантации костного мозга, как было показано другими авторами при лечении муковисцидоза [8]. Авторы также предполагают, что трансплантация костного мозга может быть использована в качестве дополнительного терапевтического средства при применении генной терапии. Эта возможность была исследована на экспериментальной модели и было показано, что стволовые клетки костного мозга могут быть трансформированы in vitro, а затем, после имплантации, дифференцироваться в дыхательный эпителий практически без потерь экспрессии трансгенов [14].
ЛИТЕРАТУРА:
1. Jiang Y., Jahagirdar B.N., Reinhardt R.L. et al. Pluripotency of mesenchymal stem cells derived from adult marrow. Nature 2002; 418: 41-9.
2. Kotton D.N., Ma B.Y., Cardoso W.V. et al. Bone marrow-derived cells as progenitors of lung alveolar epithelium. Development 2001; 128: 5181-8.
3. Okamoto R., Yajima T., Yamazaki M. et al. Damaged epithelia regenerated by bone marrow-derived cells in the human gastrointestinal tract. Nat. Med. 2002; 8: 1011-7.
4. Ying Q.L., Nichols J., Evans E.P., Smith A.G. Changing potency by spontaneous fusion. Nature 2002; 416: 545-8.
5. Krause D.S., Theise N.D., Collector M.I. et al. Multi-organ, multi-lineage engraftment by a single bone marrow-derived stem cells. Cell 2001; 105: 369-77.
6. Theise N.D., Henegariu O., Grove J. et al. Radiation pneumonitis in mice: A severe injury model for pneumocyte engraftment from bone marrow. Exp. Haematol. 2002; 30: 1333-8.
7. Davies J.C., Potter M., Bush A. et al. Bone marrow stem cells do not repopulate the healthy upper respiratory tract. Pediatr. Pulmonol. 2002; 34: 251-6.
8. Suratt B.T., Cool C.D., Serls A.E. et al. Human pulmonary chimerism after hematopoietic stem cell transplantation. Am. J. Respir. Crit. Care. Med. 2003; 168: 318-22.
9. Mattsson J., Jansson M., Wernerson A., Hassan M. Lung epithelial cells and type II pneumocytes of donor origin after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation. Transplantation 2004; 78: 154-7.
10. Spees J.L., Olson S.D., Ylostalo J. et al. Differentiation, cell fusion and nuclear fusion during ex vivo repair of epithelium by human adult stem cells from bone marrow stroma. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2003; 100: 2397-402.
11. Kleeberger W., Versmold A., Rothamel T. et al. Increased chimerism of bronchial and alveolar epithelium in human lung allografts undergoing chronic injury. Am. J. Pathol. 2003; 162: 1487-9.
12. Vassilopoulos G., Wang P.R., Russell D.W. Transplanted bone marrow regenerates liver by cell fusion. Nature 2003; 422: 901-4.
13. Harris R.G., Herzog E.L., Brusca E.M. et al. Lack of a fusion requirement for development of bone marrow-derived epithelia. Science 2004; 305: 90-3.
14. Grove J.E., Lutzko C., Priller J. et al. Marrow-derived cells as vehicles for delivery of gene therapy to pulmonary epithelium. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2002; 27: 645-51.
Подготовила A.C. Григорян По материалам Tissue Eng; 2005; 11: 1115
Участие стволовых клеток волосяного фолликула в заживлении кожных ран
Известно, что кожа и волосы млекопитающих характеризуются высокой скоростью обновления за счёт пролиферации и дифференцировки прогениторных клеток. К стволовым клеткам (СК) волосяного фолликула (ВФ), ответственным прежде всего за рост волоса, относят 2 популяции, одна из которых расположена в дермальном сосочке нижней части фолликула, а другая - в бугорке - bulge (БВФ), локализованном в верхней его части под устьем сальной железы [1]. В норме их пролиферация и дифференцировка обуславливают формирование всех типов клеток ВФ, сальной и потовой желез. Было показано, что в репарации повреждения кожи участвуют как базальные клетки эпидермиса, так и клетки дермального сосочка [2]. Участие клеток бугорка ВФ в регенерации кожи остаётся неизученным.
Группой Cotsarelis из University of Pennsylvania было установлено, что специфичным маркёром стволовых клеток БВФ является высокий уровень экспрессии белка цитокератина-15 [3]. Ранее было показано, что эти клетки как
минимум бипотентны и мигрируют в эпидермис физиологически и в процессе регенерации [5, 7]. Позднее выяснилось, что клетки БВФ обладают свойствами клоногенности и муль-типотентны. При трансплантации после 140 удвоений в культуре они давали начало всем линиям клеток, участвующим в формировании волоса. Многочисленные фолликулы были сформированы от потомства только одной СК [4]. Таким образом, работы ряда исследовательских групп доказали, что клетки области БВФ являются истинными СК взрослого организма млекопитающих [1, 3-6].
Открытие долгоживущих СК в эпидермисе и области БВФ, привело к появлению гипотезы о том, что, возможно, эти клетки участвуют и в обновлении эпидермиса в норме, и при заживлении кожных ран [1 ]. Для проверки этой гипотезы группа во главе с George Cotsarelis произвела «генную абляцию» этих клеток, используя их уникальный маркер - цитокератин-15. В результате подобной абляции рост волос прекращался по причине полной деградации фолликулов, однако эпидермис
Клеточная трансплантология и тканевая инженерия № 1 (3), 200G
