Неспецифические факторы дифференцировки стволовых клеток

Несмотря на известность процессов дифференцировки в эмбриональных ство­ловых клетках, молекулярные основы тератогенных/морфогенных эффектов ретиноевой кислоты мало изучены. Считается, что ее плейотропное влияние определяется комбинацией рецептора ретиноевой кислоты и рецептора ретиноида X, проявляющейся в дифференцирующихся клетках.

На основе проявления ретиноевой кислоты в сигнальных зонах эмбриона на раннем этапе раз­вития и его способности образовывать ткани в градиенте ретиноевой кислоты можно предположить, что градиенты ретиноевой кислоты, присутствующие на ранних этапах развития эмбриона, могут контролировать проявление гена во время морфогенеза. Так, было показано, что концентрация ретиноевой кислоты в лабораторных условиях определяет, какие типы клеток диф­ференцируются из клеток эмбриональной карциномы: при более высокой концен­трации (10-7 М) образуются клетки нервной ткани, а при низких концентрациях (10-9 М) стимулируется дифференциация в сердечную мышцу.

В эмбрионах ретиноевая кислота вызывает скелетные дупликации и дефекты. Недавно было доказано, что расположенные ближе к 3’-концу НОХ-гены (многие из которых со­держат элементы, реагирующие на ретиноевую кислоту) активируются при более низких ее кон­центрациях по сравнению с таковыми, которые расположены ближе к 5′-концу.

Изучая дифференцировку эмбриональных стволовых клеток в ответ на ретиноевую кислоту, Rohwedel et al. (1999) показали, что типы клеток, получаемые из клеток массы эмбриональных телец, определяют и концентрация, и стадия дифференцировки. Раннее воздействие (1- 2 дня) вызывало образование нейронов и угнетало образование кардиомиоцитов, воз­действие на 2-5-й дни способствовало образованию клетки скелетной мускулатуры, нейроны и адипоциты, а через 5 дней — клетки сердечной мышцы и гладко-мышеч­ные сосудистые клетки.

Эти результаты согласуются с наблюдениями Fraichard et al. (1995), которые получали нейроны после воздействия на 1-2-й день формирования эмбриональных телец. По наблю­дениям van Inzen et al. (1996), воздействия ретиноевой кислоты на стволовые эмбриональные клет­ки без агрегации достаточно для того, чтобы вызывать экспрессию маркеров ней­ронов, протонейрофибрилл и GAP-43.

Однако для получения нейронов наиболее широко используются стволовые эмбриональные клетки из 4-дневной агрегации без стимулирования с последую­щим культивированием 4 дня в суспензии в присутствии ретиноевой кислоты и последующим по­севом на чашки Петри. Нейроны также формируются из эмбриональных стволо­вых клеток человека при 10-дневном воздействии ретиноевой кислоты.

Диметилсульфоксид (ДМСО) Также использовали для стимуляции дифферен­цировки эмбриональные стволовые клетки. Так, добавление 0, 1% ДМСО к культурам эмбриональных телец усиливало диффе­ренцировку в клетки скелетной мускулатуры. По данным Lako et al. (2000), воз­действие 1 % ДМСО на эмбриональные тельца существенно усиливало коммитирование эмбриональные стволовые клетки по пути кроветворного ростка (80% эмбриональных телец при воздействии ДМСО содержали очаги крове­творения, тогда как в контрольной группе их было 42 % Ретиноевой кислоты (10-8 М), нейронов сни­жала коммитирование до 18%.
Ретиноевую кислоту и ДМСО чаще всего используют для стимулирования эмбриональных стволовых клеток. Хотя и 5-азацитидин, который деметилирует островки CpG и активирует экспрессию генов, используется для активации дифференцировки других клеточ­ных линий, например, фибробластов.