Применение стволовых клеток при заболеваниях нервной системы: характеристика основных молекулярных меток

Представляют интерес воз­можности применения эмбриональных стволовых клеток и взрослых стволовых клеток для замещения таких неспособных к регене­рации клеток, как кохлеарные волоски и клетки спиральных ганглиев внутрен­него уха. В период эмбрионального развития эти высокоспециализированные клет­ки происходят из клеток-предшественников. Они неспособны к возобновлению после дифференцировки у взрослых млекопитающих. Поэтому повреждение волосковых клеток (воздействие шума или антибиотиков) может привести к нару­шению слуха вплоть до глухоты.

Повреждение волосковых клеток может быть при­чиной вторичного перерождения клеток спиральных ганглиев, так как определен­ные нейротрофические факторы, важные для выживания и нейритогенеза нейро­нов, не вырабатываются в течение длительного времени сенсорным эпителием. В то же время у взрослых птиц возможна регенерация кохлеарных волосковых кле­ток, то есть у них существует принципиальный механизм для пролиферации и дифференцировки сенсорных клеток.

У млекопитающих, включая человека, происходит постоянное обновление обонятельных нейронов. Следовательно, у мле­копитающих в мозге существует базисный механизм нейрогенеза, который осу­ществляется за счет нервных стволовых клеток.

Исследования показали, что после повреждения волосковых клеток у птиц регенерация осуществляется за счет уцелевших вспомогательных клеток. Но­вые волосковые клетки реиннервировались из нейронов спиральных гангли­ев улитки и формировали контакты с текториальной мембраной посредством стереоциллиарных узлов. Улитка взрослых птиц содержит мультипотентные клетки-предшественники, способные к пролиферации и дифференцировке. Пока мало известно о молекулярных механизмах регенеративных процессов.

В настоящее время существует несколько гипотез. Инактивация Вт-3 генов в процессе развития приводит к нарушению дифференцировки волосковых клеток, как в улитке, так и в вестибулярном аппарате, а также клеток спиральных ганглиев, вследствие чего возникают структурные и миграционные дефекты. Вт-3. 1. — первый известный ген, который ассоциируется с дифференцировкой во­лосковых клеток. Он также экспрессируется у взрослых животных и отвечает за со­хранение дифференцированных волосковых клеток. Внутри улитки Вт-3. 1. экс­прессируется только волосковыми клетками и может является их маркером.

Похожая статья  Подарок любимой девушке: самый романтичный и оригинальный, красивый подарок – любовное послание

После идентификации кохлеарных клеток-предшественников необходима сти­муляция для запуска начала дифференцировки волосковых клеток. Члены семей­ства факторов роста фибробластов, которые, как известно, предохраняют и стиму­лируют рост кохлеарных клеток, также действуют как молекулярные триггеры, индуцирующие и сохраняющие регенерацию клеток-предшественников. Есть под­тверждение того, что элиминирование ингибиторов клеточного цикла, таких как р27 (Kip1), может привести к повторному вступлению кохлеарных вспомогатель­ных клеток в фазу пролиферации.

Идентификация и характеристика основных молекулярных меток дифферен­цировки волосковых клеток обеспечит создание регуляторной системы, которая может быть использована для дальнейших исследований, направленных на про­изводство волосковых клеток и кохлеарных нейронов или недифференцирован­ных клеток-предшественников.

В связи с изложенным выше представляет интерес возможность транспланта­ции для замещения разрушенных кохлеарных клеток. Идет поиск методов стиму­лирования стволовых клеток, полученных из различных источников, для дифференциации их в волосковые клетки или клетки спиральных ганглиев. Для проведения аутотрансплантации стволовые клетки могут быть выращены из ткани пациента. Так, в эксперименталь­ных исследованиях использовали нервные стволовые клетки мыши из гиппокампа, которые вводили в спиральный ганглий In vitro. Под влиянием нейротрофина-3 нервные стволовые клетки развивались в нейрональные, фенотипически похожие на нейриты клетки, направленные в сто­рону волосковых клеток.

После трансплантации нервные стволовые клетки в улитку мыши In vivo Стволовые клетки выживали несколько дней и расселились в области сенсорного эпителия. Сходные результаты получены при трансплантации нервных стволовых клеток гиппокампа во внутреннее ухо крысы. Некоторые из этих клеток по морфологическим признакам и местополо­жению похожи на волосковые клетки. Следовательно, нервные стволовые клетки могут приспосабливаться к местному микроокружению улитки.

В дальнейшем следует установить — способны ли эти клетки функционально включаться в структуру внутреннего уха и принимать участие в восстановлении слуха. Необходимо также выявить мо­лекулярные механизмы путей дифференцировки клеток.

Похожая статья  Трансплантаты или аутотрансплантаты

В предстоящих экспериментах предстоит обрабатывать эмбриональные стволовые клетки или нервные стволовые клетки для пре­образования их в фенотип волосковых клеток после трансплантации. Предвари­тельную обработку можно осуществлять, например TGFa, ретиноевой кислотой, воздействием цАМФ, Mathl или трансфекций Вгп-3. 1. Следующее направление связано с использованием линий самообновляющихся клеток, взятых из внутрен­него уха развивающегося эмбриона. Эти клетки с большей вероятностью смогут давать начало клеткам с фенотипом волосковых клеток в окружении сенсорного эпителия. Введение волосковых клеток в препараты улитки In vitro — начальный этап их трансплантации во внутреннее ухо In vivo.

Конечно, до внедрения в клинику этих достижений предстоит выполнить ука­занные выше задачи в экспериментах, но прогресс в области исследований стволовых клеток мо­жет значительно ускорить достижение этой цели. Выяснение возможностей и ограничений использования стволовых клеток для клеточной те­рапии патологии центральной нервной системы человека — одна из основных задач в исследовании муль­типотентных стволовых клеток мозга.

Трансплантация фетальных тканей и клеток используется в течение более 30 лет в экспериментальных исследованиях и при лечении заболеваний центральной нервной системы чело­века. Одно из перспективных направлений нейротрансплантации — внутримозговое введение эмбриональных стволовых клеток, нервных стволовых клеток и клеток-предшественников. Связано это с тем, что ранние эмбриональные мультипотентные клетки обладают более высокими потенциями интеграции с моз­гом реципиента, сохраняя способность к пролиферации, миграции и терминаль­ной дифференциации.

Существенно также то, что есть возможность клонирования эмбриональных стволовых клеток, нервных стволовых клеток, клеток-предшественников, их направленной генетической модификации и предварительной дифференциации, что позволяет создавать значительные объемы нативного и генноинженерного клеточного материала для экспериментальной и клинической ней­ротрансплантации.

Установлено, что популяция нейральных клеток-предшественников, выделенных из мозга эмбрионов человека, увеличивается при культивировании в среде, содержащей EGF, bFGF и LIF в 10 млн раз, не теряя при этом способности к направленной миграции и дифференциации в нервные и глиальные клетки при последующей транспланта­ции в мозг взрослых крыс.

Похожая статья  Подарок любимому: самый необычный и оригинальный подарок любимому мужчине, что приведет в восторг

Терапевтический эффект выявлен при внутримозговой трансплантации эмбриональных стволовых клеток, нервных стволовых клеток и клеток-предшественников при различных формах экспериментальной патологии центральной нервной системы. Связано это с уникальной способностью направленной миграции клеток-предшественников не только к местам терминальной дифференциации, но и к патологическому очагу. На­пример, при создании локального очага фотоиндуцированного апоптоза нейронов коры мозга мышей мультипотентные клетки-предшественники мыши формируют дифференци­рованные нейроны преимущественно в месте нейрональной гибели.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

code