Репин В.С., Ржанинова А.А., Шаменков Д.А.

Эмбриональные стволовые клетки: фундаментальная биология и медицина

Москва 2002

«Реметэкс»

Оглавление:

ГЛАВА 1 Эмбриональные стволовые клетки: фундаментальные исследования

1. На пороге новой биологии и медицины

2. ЭСК: основные определения и концепция

3. Основные источники и способы выделения ЭСК (историческая справка)

4. Молекулярные основы тотипотентности генома ЭСК

5. Особенности фенотипа ЭСК

6. ЭСК – модель для изучения геномики раннего эмбриогенеза и органогенеза

7. Направленная дифференцировка ЭСК и ППК in vitro

8. ЭСК в изучении функций Нох-генов

9. ЭСК - новый биоресурс медицины

10. ЭСК: законодательство и биоэтика

11. Мост между наукой и клиникой

12. Литература 5

ГЛАВА 2 Стволовые клетки в эмбриогенезе мозга млекопитающих

1. Модели на стыке клеточной биологии и геномики

2. Нервная трубка - первоисточник провизорных стволовых клеток

3. Стволовое пространство обонятельного нейроэпителия

4. Стволовое пространство эпендимы

5. Клональная дисперсия стволовых клеток мозга

6. Регионализация и сегментация нервной трубки

7. Первичный нейро - и глиогенез

8. Направленная миграция прогениторных клеток: взаимодействие с радиальной глией

9. Нейрональные стволовые клетки in vitro

10. Методические трудности получения клонов НСК из ЭСК

11. Получение нейронов из ЭСК

12. Получение линий НСК

13. Трансплантация НСК/прогениторных клеток в развивающийся мозг эмбрионов

14. Трансдифференцировка НСК после трансплантации

15. Нейромезенхимальные стволовые клетки нервного гребня

16. Литература

Коллектив авторов 96

ГЛАВА ПЕРВАЯ

Эмбриональные стволовые клетки:

фундаментальные исследования

Природные силы внутри нас являются наилучшими целителями болезней

Гиппократ

1. На пороге новой биологии и медицины

Поражающее разнообразие многоклеточных имеет весьма скромное начало в одной оплодотворенной яйцеклетке. Много поколений биологов и эмбриологов размышляло над загадкой, каким образом генетическая информация одной клетки макромасштабируется в сотни миллионов клеток нового зародыша.

Экспериментальный прогресс сдерживался тем, что яйцеклетки, зиготы и бластомеры не удавалось перевести в бессмертные линии, получив таким способом клеточный материал в количествах, достаточных для изучения спектров мРНК и белков (Weismann, 2000). Только эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) – пролиферирующие «дублеры» зиготы - стали новым ресурсом клеток, стоящих у истоков развития. Наука сделала первый шаг к лабораторной ткани, повторяющей соматический эмбриогенез млекопитающих в обход гамет и оплодотворения. Тотипотентность – это свойство генома клеток макромасштабировать программы эмбриогенеза, в том числе воспроизводить любую из 250 специализированных клеток взрослого организма. Подобно зиготе и первым клеткам зародыша, ЭСК в простых условиях культуры воспроизводят «лабораторный» эмбриогенез в два этапа. Сначала микрограммовые количества “клеток без фенотипа” пассируют в миллиарды клеток. Затем незрелые постмитотические клетки с помощью набора химических инструкций in vitro видоизменяют в клетки мозга, сердечной, скелетной мышцы, печени и т.п. Получение соматических клеток из ЭСК идет в обход органогенеза и многих событий, происходящих при естественном развитии зародыша в матке. Как известно, специализированные клетки взрослого организма необратимо утрачивают способность к повторению эмбриогенеза. В культуре большинство специализированных клеток, изолированных из тканей, быстро дедифференцируются, теряя фенотип и профиль функций. Науке пока не известны способы получения стволовых клеток из дифференцированных клеток. ЭСК - это эмбриогенез без половых клеток и беременности.

ЭСК – незаменимая модель для функциональной постгеномики. Кардиомиоциты, миоциты, клетки крови и иммунной системы являются полными автоматами. Поведение ЭСК определяется взаимодействием внешних сигналов с эпигеномной системой клеток, имеющих уникальную протеомику и огромное «меню» из предсинтезированных мРНК. На клетках ЭСК с максимально простым фенотипом легче анализировать главный алгоритм онтогенеза: как soft сигналы непрерывно изменяют hard- устройство клеток. В отличие от молекулярной генетики, изучавшей функции отдельных генов, постгеномика занимается протеомикой целостных белковых сетей (как soft-сети собирают клеточные устройства). Интегральные белковые сети - платформа целенаправленного поведения клеток в виде альтернативных ответов. Адекватный выбор сигналов и ответы ЭСК заставляют признать, что клетки имеют элементарный интеллект для распознания, выбора сигналов, их селективной переработки. Селективный отбор сигналов транслируется далее в паттерны поведения клеток. Поведение клеток и его нарушение является конечной целью современной медицины. Этот уровень знаний дает новые инструменты для разгадок болезней клеток и старения.

Другая важная особенность генома ЭСК – спонтанная частота мутаций