Условия роста плюрипотентных клеток: эмбриональные стволовые клетки
Подобно эмбриональным стволовым клеткам и эмбриональные половые клетки мышей, плюрипотентные клетки приматов, включая некоторые эмбриональные стволовые клетки человека, требуют питательного (фидерного) слоя клеток — эмбриональных фибробластов мышей для поддержания их жизнедеятельности и размножения. Для фидерного слоя используют длительно культивируемые диплоидные клетки, полученные из декапитированных эмбрионов мышей, полученных в середине беременности. Фидерные клетки плохо определяются в отношении их фенотипа и, конечно, они отличаются от классических фибробластов взрослых мышей.
Для эмбриональных стволовых клеток мышей и эмбриональных половых клеток фидерные клетки может заменить LIF или родственный член семейства цитокинов. Однако для плюрипотентных стволовых клеток карцином, эмбриональные стволовые клетки человека, эмбриональные стволовые клетки макаки-резус LIE не может подменить фидерный слой фибробластов. Установлено, что в эмбрионе мыши физиологическая роль LIE заключается в сохранении внутренней клеточной массы во время эмбриональной диапаузы; своего рода приостановление эмбриона в родовых путях до завершения вскармливания молоком предыдущего помета.
Во время диапаузы у гомозиготных нокаутных мышей с недостатком LIF клетки внутренняя клеточная масса эмбриона дегенерируют и погибают. Функция этих молекул у эмбриона, возможно, заключается в поддержании жизнеспособности популяции плюрипотентных стволовых клеток во время ненормального периода жизни эмбриона. Поскольку у приматов отсутствует диапауза, то LIF утратил регулирующую функцию в отношении плюрипотентных стволовых клеток этих организмов млекопитающих.
Даже на слое питательных клеток все плюрипотентные клетки приматов растут плохо с диссоциацией на единичные клетки. В то же время эмбриональные стволовые клетки мышей клонируются относительно эффективно в присутствии LIF при этих же условиях. Точный механизм, посредством которого питательные клетки поддерживают рост эмбриональных стволовых клеток человека, неизвестен. В некоторых исследованиях показано, что эмбриональные стволовые клетки человека можно выращивать с использованием комбинации компонентов из мышиных фибробластов и компонентов экстрацеллюлярного матрикса, но пока этот метод не нашел широкого применения.
Так как потомков эмбриональных стволовых клеток предполагается применять с терапевтической целью, то клетки, полученные при сокультивировании эмбриональных стволовых клеток человека и животного (питательный слой), рассматриваются как ксенотрансплантат. Поэтому изучение механизмов действия питательного слоя весьма актуально. Важно определить на каком протяжении эффекты фидерных клеток связаны со специфически растворимыми, мембраносвязанными или внеклеточными белками матрикса или неспецифическим действием для устранения токсического действия культуральной среды.
Установлена эффективность удаления из культуральной среды для эмбриональных стволовых клеток человека серы и добавление bFGF. В присутствии серы bFGF неэффективен, но в ее отсутствие он ингибировал дифференциацию эмбриональных стволовых клеток и поддерживал их популяцию, а также улучшал формирование колоний.
М. Shamblott et al. (1998) получили линии плюрипотентных стволовых клеток из эмбриональных или фетальных гонад человека. У мышей примордиальные половые клетки сохраняют плюрипотентность в середине беременности. Это доказано их способностью давать рост тератокарциномам. Плюрипотентные линии клеток, имеющие свойства, очень схожие с таковыми эмбриональные стволовые клетки мышей, были получены из примордиальных половых клеток этого вида в начале 1990 года.
Морфология, экспрессия маркеров и условия роста плюрипотентных клеток, полученных из гонад человека несколько отличаются от аналогичных свойств эмбриональных стволовых клеток приматов. Как и у мышей, процесс превращения примордиальной половой клетки в клетку, которая может длительно культивироваться и быть плюрипотентной, плохо определяется. Установлено, что только незначительная часть клеток дает начало эмбриональным тельцам, содержащим множество типов дифференцированных клеток.
Возможно, что превращение из примордиальной половой клетки в плюрипотентную стволовую клетку — это тип трансдифференциального процесса, который имеет место реже в клетках человека, чем в клетках мыши. Дальнейшие исследования культур клеток, полученных из эмбриональных гонад человека, необходимо для определения фактической возможности получения постоянных линий плюрипотентных стволовых клеток.