Трансплантация стволовых клеток в мозг здоровых животных: идентификация трансплантированных клеток
Рядом исследований на экспериментальных моделях внутримозговой алло — и кленотрансплантации эмбриональных стволовых клеток, нервных стволовых клеток и клеток-предшественников, выделенных из эмбрионального и зрелого мозга животных и человека, установлено, что трансплантированные клетки обладали способностью к пролиферации, ориентированной миграции и терминальной дифференциации в нервные и глиальные клетки.
Для идентификации трансплантированных клеток применяют 5-бромдезоксп-уридин (BrdU) — аналог тимидина, который включается в состав ДНК пролиферирующих клеток. Визуализация меченых клеток осуществляется с помощью антител к BrdU. Плазмиды, построенные на основе этого белка и Tal-тубулина позволяют маркировать исключительно нейрональные клетки-предшественники и незрелые нейроны. Может быть использован как специфический ядерный маркер нейральных клеток-предшественников — Neu-N.
При внутриматочной трансплантации клеток-предшественников в развивающийся мозг 15-18-дневных эмбрионов крыс и 15-дневных мышиных эмбрионов донорские клетки сохранялись и дифференцировались не только в месте введения, но и мигрировали в другие структуры мозга, где формировали нейрональные фенотипы, характерные для этих структур.
Нервные стволовые клетки, выделенные из гиппокампа и введенные в гиппокамп, превращались в нейроны, похожие на нейроны зубчатой фасции. Клетки этого типа, имплантированные в построенный миграционный тракт, мигрировали в обонятельную луковицу и превращались в нейроны, которые экспрессировали характерную для них тирозингидроксилазу, типичную для этого образования, но не для гиппокампа.
Пластичность трансплантированных мультипотентных нейральных клеток-предшественников была подтверждена и в экспериментах на взрослых животных. Локальное микроокружение определяет направленность дифференцировки мультипотентных стволовых клеток.
Так, при трансплантации нейральных стволовых клеток в область прозрачной перегородки (septum) и диагональной полоски, где находятся преимущественно нейроны медиаторного фенотипа, формируются холинергические нейроны.
Исследован также синантогенез при трансплантации нервных стволовых клеток и клеток-предшественников. При введении клеток-предшественников в гиппокамп эмбрионов крыс формирование функциональных синаптических связей с новообразованными нейронами происходит в течение 1 месяца после трансплантации. Эти нейроны обладали спонтанной и вызванной синаптической активностью и реагировали на локальную ампликацию глутамата. Нервные стволовые клетки, полученные из стриатума и введенные в кору головного мозга, трансформируются в типичные корковые нейроны с характерными для них аксональными связями.
Изложенные выше результаты исследований указывают на ведущую роль местных факторов в фенотипической дифференциации трансплантированных нервные стволовые клетки и синаптической пластичности формирующихся аксонов.