CC BY
43
I I I I I I
ГЕ^КШ
Новости клеточных технологий
ЛИТЕРАТУРА:
1. Kyle R., Therneau Т., Rajkumar V. et al. Prevalence of Monoclonal Gammopathy of Undetermined Significance. N. Engl. J. Med. 2006; 354:1362 9.
2. Dhodapkar М., Krasovsky J., Osman K. and Geller M. Vigorous Premalignancy specific Effector T Cell Response in the Bone Marrow of Patients with Monoclonal Gammopathy. J. Exp. Med. 2003; 198[11): 1753-7.
3. Wegner M. and Stolt C. From stem cells to neurons and glia: a Soxist's view of neural development. Trends Neurosci. 2005; 28: 583-8.
4. Boyer L, Lee T., Cole M. et al. Core transcriptional regulatory circuitry in human embryonic stem cells. Cell. 2005; 122: 947-56.
5. Matsui W., Huff C., Wang Q. et al. Characterization of clonogenic multiple myeloma cells. Blood. 2004; 103: 2332-6.
Подготовил B.C. Сергеев
По материалам: Spisek R„ Kukreja A, Chen L.C. et al. Frequent and specific immunity to the embryonal stem cell-associated antigen S0X2 in patients with monoclonal gammopathy. The Journal of Experimental Medicine 2007; 204: 831 -40
Участие стволовых клеток в образовании новых волосяных фолликулов после экспериментальной травмы
Ранее существовавшая модель репаративной регенера ции кожи млекопитающих предполагала, что волосяные фол ликулы закладываются в процессе эмбриогенеза и не спо собны образовываться в течение жизни de novo. Наблюдения последних 50 лет свидетельствуют о том, что мышей, кроли ков и человека фолликулы все таки способны формировать ся заново в процессе заживления кожи [1 3]. Однако из за отсутствия очевидных доказательств эти исследования на некоторое время прекратились.
Результаты нового исследования, руководимого George Cotsarelis в University of Pennsylvania School of Medicine, ука зывают на то, что при заживлении ран кожи у взрослых мышей формируются новые волосяные фолликулы (ВФ) и их фор мирование протекает по сценарию, во многом сходному с процессом развития фолликулов в эмбриогенезе. Оказалось, что эпидермис может воссоздавать новый фолликул в процес се заживления и во многом это зависит от характера раны.
После нанесения обширных глубоких кожных ран (1 — 2,25 ста) на спине мышей исследователи обнаружили, что после закрытия их площадь была чуть больше 0,5 см в ди аметре, а новые волосы начинали расти в центре области повреждения. Исследование гистологических срезов кожи (через 1419 дней после нанесения раны), образовавшей ся на месте раны, выявило изменения, напоминающие стадии эмбрионального развития фолликула.
В онтогенезе формирование нового ВФ начинается с закладки группы эпидермальных клеток, экспрессирующих цитокератин 17, т. н. эпителиальной плакоды. Спустя несколь ко стадий эпителио мезенхимальных переходов (контроли руемых молекулами сигнального пути Wnt) клетки плакоды формируют зрелую структуру фолликула, проходящую все фазы роста волос.
Почему эти процессы не были достаточно изучены на че ловеке? Возможно, потому, что глубокие кожные раны у че ловека лечат с использованием искусственных лоскутов и нитей, что может препятствовать образованию фолликулов.
В нормальных условиях эпидермис и ВФ поддерживают ся двумя отдельными пулами стволовых клеток [4, 5]. При заживлении раны клетки из субфолликулярной области вно сят основной вклад в процесс реэпителизации (процесс формирования нового слоя эпидермиса, закрывающего дерму). Это указывает на то, что стволовые клетки этой об ласти могут дифференцироваться в кератиноциты.
Оставляя раны открытыми, ученые проследили судьбу стволовых клеток ВФ, которые находятся внутри сосочка и в субфолликулярной выпуклой области утолщения (bulge).
Каково происхождение клеток, формирующих новый фол ликул? Существует два наиболее очевидных ответа на данный вопрос. Один из них состоит в том, что клетки могут мигри ровать из уже существующих фолликулов, находящихся вблизи края раны. Другой предполагает, что предшественни ки нового фолликула уже находятся во внутрифолликулярном эпидермисе и под воздействием сигнальных молекул могут формировать новый фолликул.
Для определения происхождения фолликулов ученые использовали трансгенных мышей, у которых клетки суб фолликулярной области утолщения несли генную метку, с помощью которой за ними можно было проследить после на несения травмы. Авторы обнаружили что клетки, из которых возникает новый фолликул, происходят из внутрифоллику лярного эпидермиса, однако не из предсуществующих клеток субфолликулярной области утолщения, прилегающей к фолликулу (их содержание в соответствии с меткой не пре вышало 3%).
Однако до сих пор не ясно, происходят ли новые фолли кулы от стволовых клеток эпидермиса или они являются про дуктом де дифференцировки взрослых эпидермальных кле ток. Известно, что эпидермис может вносить значительный вклад в образование производных кожи (железы, волосы, перья), это происходит под воздействием изменения кон центрации специфических молекул. Например, слизистая оболочка полости рта в определенных условиях способна формировать примитивные закладки, напоминающие зубы, а эпителий роговицы может стать волосяным фолликулом [6]. Все эти изменения возникали как следствие нарушения баланса определенных молекул в клетке. Например, р ка тенина, широко известного компонента сигнального пути, опосредованного белками группы \Nrit, регулирующими эм
р
лировать развитие новых волосяных фолликулов в коже взрос лых мышей не затрагивая пул клеток субфолликулярной области [7]. Однако такие клеточные процессы происходят в условиях эксперимента.
Новым фактом, описанным Мауипт Ию с коллегами, яв ляется то, что процесс заживления кожной раны стимули рует образование новых волосяных фолликулов спонтанно. Поскольку картина заживления кожной раны, описанная учёными, очень напоминает события, происходящие в эмб риогенезе, возможно, что развитие волоса при этом также происходит через сигнальный путь \ZVnt Исследователи по казали, что ранение активирует \AZnt опосредованный сиг нальный путь, который необходим для нормального развития
Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том II, № 3, 2007
■ И I II II
Новости клеточных технологий
волоса. Ингибирование этого пути в коже во время нанесе ния раны вызывало снижение образования новых фоллику лов, не влияя при этом на реэпителизацию. 1/1 напротив, в экспериментах с активацией Wnt количество новообразо ванных фолликулов значительно возрастало по сравнению с контрольной группой мышей.
Следует отметить, что в экспериментах по выявлению кле точного источника новых ВФ генную метку несли 70% клеток из субфолликулярной области, и 50% эпидермальных клеток за ее пределами, т.е. некие внутри эпидермальные предше ственники, лежащие ближе к поверхности кожи и воронке фолликула, и преимущественно отвечающие за регенерацию
ЛИТЕРАТУРА:
1. Kligman А. М., Strauss J. S. The formation of vellus hair follicles from human adult epidermis. J. Invest. Dermatol. 1956; 27:19-23.
2. Billingham R. E., Russel P. S. Incomplete Wound Contracture and the Phenomenon of Hair Neogenesis in Rabbits' Skin. Nature. 1956; 177: 791 -2.
3. Breedis C. Regeneration of hair follicles and sebaceous glands from epithelium of. scars in the rabbit. Cancer Res. 1954; 14: 575-9.
4. Levy V., Lindon C., Harfe B.D., et al. Distinct stem cell populations regenerate the follicle and interfollicular epidermis. Dev. Cell. 2005; 9: 855-61.
эпителия. Несмотря на это, в работе впервые показано фор мирование новых фолликулов у генетически немодифици рованных животных из клеток, находящихся за пределами фолликула, после нанесения глубокой травмы. Будущие исследования будут направлены на поиск новых маркёров данной популяции клеток, их выделение и изучение in vitro.
Результаты исследований получены лишь на мышахи пока рано говорить о том, что процессы имеют общий для всех млекопитающих характер, однако при подтверждении полученных данных на людях их можно будет использовать при разработке методов лечения алопеции и в тканевой ин женерии кожных дефектов.
5. Claudinot S., Nicolas М., Qshima Н., et al. Long term renewal of hair follicles from clonogenic multipatent stem cells. Proc. Natl. Acad. Sci. 2005; 102: 14677-82.
6. Chuong С. М., Wu P., Plikus М., et al. Engineering stem cells into organs: topobiological transformations demonstrated by beak, feather, and other ectodermal organ morphogenesis. Curr. Top. Dev. Biol. 2006; 72: 237-74.
7. Silva Vargas V., Lo Celso C., Giangreco A., et al. Beta catenin and Hedgehog signal strength can specify number and location of hair follicles in adult epidermis without recruitment of bulge stem cells. Dev. Cell 2005; 9:121 -31.
Подготовила B.C. Мелихова
По материалам: Ito М., Yang Z, AndI T„ et al. Wnt-dependent de novo hair follicle regeneration
in adult mouse skin after wounding. Nature 2007:447: 316-20
Регуляция хоуминга клеток предшественников в область инфаркта миокарда методом пролонгированной секреции фактора БОР 1
Двумя основными подходами регенеративной терапии последствий острого инфаркта миокарда можно считать экзогенное введение клеток различными способами или стимуляцию выхода собственных стволовых клеток из ко стного мозга в кровоток. При втором подходе применяют факторы роста, мобилизирующие клетки предшествен ники в периферический кровоток (например, ГКСФ) или молекулы, влияющие на хемотаксис, миграцию и хоуминг стволовых клеток костного мозга. Одним из наиболее при влекательных факторов миграции является SDF1 б, stromal cell-derived factor 1 б - лиганд для CXCR4 рецептора на поверхности стволовых клеток костного мозга. Его эксп рессия уже была обнаружена на клетках сосудистого эндо телия, фибробластах и остеобластах, полученных из КМ [1, 2]. Кроме того, показана его значительная роль в мобили зации и хоуминге гемопоэтических клеток после транс плантации [4, 5].
Было показано значительное, но кратковременное уве личение экспрессии SDF 1 после инфаркта миокарда [6, 7]. В эксперименте при увеличенной экспрессии SDF 1 в сер дце количество мобилизованных клеток удваивалось [7]. Таким образом, при обеспечении контролируемой и пролон гированной экспрессии фактора можно оптимизировать процесс рекрутинга эндогенных клеток предшественников в поврежденный миокард. Авторы работы, опубликован ной в журнале Tissue Engineering, разработали модель про лонгированной секреции SDF 1 в повреждённом миокарде мыши.
Чтобы обеспечить длительную сохранность и секрецию фактора, авторы работы связали фибриновую подложку с полиэтиленгликолем (ПЭГ), на нее нанесли 100 нг мыши ного рекомбинантного SDF1a. Подложку помещали на по врежденный миокард для увеличения миграции клеток предшественников костного мозга. Эксперименты in vitro свидетельствовали о том, что SDFlp успешно и полностью связывался с фибрин ПЭГ «лоскутом» и высвобождался в течение по крайней мере 10 дней. Искусственный фибри новый «лоскут», нагруженный белком хемоаттрактантом, помещали на поверхность инфарцированного участка ле вого желудочка. Размер пораженного участка, функцию ле вого желудочка (ЭКГ), и процент sea 1* и с kit^ (маркёры стволовых и прогениторных клеток) клеток в инфарктной зоне оценивали на 7, 14, и 28 дни после инфаркта.
Через 2 недели после инфаркта количество мигрировав ших с kir клеток составляло 11,2% по сравнению с 4,22% в контрольной группе. Интересно, что количество sea 1* клеток при этом не возрастало. На 28 й день высвобожде ние фактора и направленная миграция клеток продолжались. Кроме того, функция ЛЖ значительно улучшалась по срав нению с контрольной группой.
Действие конструкции сравнивали с однократным внутри
a
что пролонгированное выделение фактора оказывает наилучший статистически значимый эффект на функцию миокарда после ИМ. При этом максимум миграционной ак тивности клеток приходился на 3 й день после введения, а
Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том II, № 3, 2007
А
