Плюрипотентные эмбриональные стволовые клетки (ES-Клетки)
Ранним этапом развития эмбриона млекопитающих является бластоциста , структура, у которой наружный слой клеток трофэктодермы в будущем формирует плаценту, а внутренняя группа клеток дает начало всему зародышу и, в конце концов, новому организму. Внутренние клетки будут, следовательно, дифференцироваться во все известные 200 (или около того) специализированные соматические клетки, найденные у взрослых организмов, и поэтому относятся к плюрипотентным клеткам. Эти плюрипотентные клетки могут быть изолированы из ранних эмбрионов и при определенных условиях культивирования могут постоянно расти in vitro, сохраняя способность дифференцироваться в любые специализированные клеточные типы, найденные у эмбрионов и взрослых организмов, включая спермии и яйцеклетки. Такие клетки были получены из эмбрионов человека и мыши и называются плюрипотентными эмбриональными стволовыми клетками или ES-клетками.
Плюрипотентные стволовые клетки происходят из клеток внутренней клеточной массы ( ICM ). Эта группа клеток возникает в развитии эмбриона на стадии морулы перед имплантацией, когда ICM клетки и слой трофэктодермы ( ТЕ ) разделены и формируют бластоцисту , которая затем имплантируется в матку. Эпигенетическая регуляция экстраэмбриональных (ТЕ) и эмбриональных (ICM) линий существенно различается. Например, общий уровень метилирования ДНК в экстраэмбриональных тканях ниже. Могут отличаться поддержание импринтинга и инактивация импринтной X хромосомы с импринтингом. IСМ и ТЕ-клетки, так же как примордиальные половые клетки ( PGC ) детерминируются генетической программой, включая транскрипционные факторы и плюрипотентные гены.
Эпигенетическая информация кодируется метилированием ДНК , модификацией гистонов , вариантами гистонов , негистоновыми белками хроматина и подвергается большим изменениям во время развития и дифференцировки. Главной чертой эпигенетических меток является их способность наследоваться от одного клеточного поколения к другому и регулировать экспрессию генов. Считается, что эпигенетическая информация является наиболее важной для детерминации и поддержания определенной и стабильной программы экспрессии генов, которая определяет решение клеточной судьбы во время развития. Предполагается, что в тотипотентных и плюрипотентных клетках эпигенетические метки менее стабильны и более пластичны. Однако в процессе развития клеточные потенции становятся все более и более ограниченными, а эпигенетические метки все более устойчивыми и ограничительными. Тотипотентные и плюрипотентные клетки, такие как половые клетки и эмбриональные стволовые клетки ( рис. 20.1 ,b), обладают уникальной способностью репрограммировать геном и удалять эпигенетические метки. Эта способность, возможно, лежит в основе их пластичности в развитии.
Культивируемые in vitro клетки ES получаются из мышиных эмбрионов на стадии бластоцисты, говоря конкретнее, из ICM ( рис. 17.4 ). Они остаются недифференцированными при культивировании в сыворотке с добавкой лейкемического ингибиторного фактора ( LIF , leukemia inhibitory factor). Дифференцировку in vitro можно включить удалением LIF из культуральной среды и пересевом клеток на чашки, изготовленные из неадгезивного пластика. В этих условиях они округляются, агрегируют и формируют эмбриоидные тела, внутри которых они дифференцируются, на протяжении всего нескольких дней, во много разных соматических клеточных типов. В недифференцированном состоянии ES-клетки XX обладают двумя активными Х-хромосомами. Когда индуцируют дифференцировку этих клеток, большинство клеток эмбриоидного тела претерпевают случайную Х- инактивацию. Напротив, в дифференцированных ES-клетках XY экспрессия Xist и Х-инактивация не происходят. Таким образом, ES-клетки представляют собой ценную модельную систему, потому что они поддаются генетическому манипулированию с использованием "нацеливания" на гены, и, таким образом, на них можно изучать различные этапы процесса Х- инактивации.
(См. " ЖИЗНЬ МЛЕКОПИТАЮЩИХ, ГЕНЕТИЧЕСКАЯ И ЭПИГЕНЕТИЧЕСКАЯ НЕПРЕРЫВНОСТЬ ").
Трансгеноз и эмбриональные стволовые
клетки (ES)
Смотрите также:
