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.