Различные линии клеток, полученные из одной исходной клетки: результаты исследований, критерии пластичности
В большинстве работ, посвященных пластичности клеток костного мозга, в качестве трансплантата использовались неочищенные популяции клеток или фракции, обогащенные фенотипом кроветворные стволовые клетки. Однако даже в последнем случае пересаживалось множество клеток. Поэтому в трансплантате вне костного мозга сосуществуют многообразные стволовые клетки. Костный мозг может содержать овальные клетки. Поэтому кроветворные клетки могут, например, восстанавливать печень. Мышцы также содержат кроветворные стволовые клетки. В связи с этим кроветворный трансплантат из мышц может быть результатом «загрязнения» кроветворными стволовыми клетками. Хотя такая регенерация ткани может оказаться полезной, это явление не может называться «пластичностью».
Тем не менее, многими исследованиями показано, что одна клетка может дифференцироваться в клетки различных линий. Маркировка ретровирусами позволила установить, что одна взрослая стволовая клетка, полученная из костного мозга, дифференцирует в мезодермальные, нейроэктодермальные и эндодермальные клеточные линии In vitro.
Исследования, проведенные In vivo, показали, что одна клетка или несколько, полученные путем клонирования из одной клетки, дифференцируются в другие, кроме клеток исходного органа. Krause et al. (2001) доказали, что одна кроветворные стволовые клетки не только послужила основой для потомства, восстанавливающего кроветворную систему, а и то, что потомки могут быть найдены в небольшом количестве в эпителии печени, пищеварительного тракта, легких и кожи, где они приобрели морфологические и фенотипические, а не функциональные характеристики.
Используя аналогичный методический подход, Jiang et al. (2002) доказали, что одна кроветворная стволовая клетка, пересаженная смертельно облученной мыши-реципиенту, дала начало не только кроветворным клеткам, но и клеткам эндотелия кровеносных сосудов сетчатки, которые ранее были повреждены. В этой работе также была доказана функциональная дифференциация при восстановлении кровотока в поврежденной сетчатке. Bjornson et al. (1999) клонировали нервную стволовую клетку и обнаружили потомство предполагаемой одной нервной стволовой клетки в кроветворной системе. Проведенные в последующем аналогичные исследования подтвердили эти результаты.
Clarke et al. (2000) использовали клонированную нервную стволовую клетку и обнаружили потомство этой нервной стволовой клетки во многих тканях при введении ее в бластоцисту. Однако функциональная дифференциация была затруднена, так как ни одна особь в потомстве не родилась. В аналогичных опытах Jiang et al. (2002) показали, что 30 % Полученных из одной клетки костного мозга взрослая стволовая клетка, внедренных в бластоцисту, дают жизнеспособное потомство с умеренной химерностью. Необходимы дополнительные исследования для доказательства того, что потомство с введенными взрослая стволовая клетка имеет специфические клетки в функционирующих тканях.
Все дифференцировавшие типы клеток являются функциональными In vitro и In vivo. Второй критерий пластичности — дифференцировавшиеся клетки имеют помимо морфологических и фенотипических особенностей клетки новой ткани и функциональные признаки, т. е. трансплантация стволовой клетки приводит к функциональной репопуляции в тканях, отличающихся от исходной ткани. Однако в большинстве исследований пластичность определялась на основании приобретения морфологических и фенотипических признаков некроветворной ткани.
Поскольку уровень содержания трансплантированных элементов в некроветворных тканях был низким (обычно менее 1 %), приобретение только фенотипических признаков, таких как появление дистрофина в скелетных мышцах мыши с мышечной дистрофией, присутствие альбумина pi цитокератина в клетках печени и т. д. без приобретения функции пересаженными клетками, не может использоваться для доказательства функциональности.
Исследования Lagasse et al. (2000) — исключение. В этой работе показана функциональная замена гепатоцитов после трансплантации неочищенного костного мозга мышей или обогащенной фракции кроветворных стволовых клеток животному, у которого моделировал pi наследственную тирозинемию, вызванную удалением гена фумаринацетоацетатгидролаза (FAH). Такая мутация является летальной, хотя жизнь животных, как и человека, может поддерживаться введением 2-β-нитро-4-флуорометилбензат-1, 3-циклогексанидион (NTBC), который подавляет 4-гидроксифенилпируватдиоксигеназу.
Единственная терапия — замена гепатоцитов нормальными гепатоцитами. Laagasse et al. показали, что животные, которым пересадили костный мозг (исходного типа) или обогащенную фракцию кроветворных стволовых клеток, могли обходиться без NTBC, так как клетки донорского костного мозга дифференцировались в клетки с фенотипическими признаками гепатоцитов, которые были функционально активны, так как реципиенты не погибали.