Клональная дисперсия стволовых клеток мозга

4 способа маркировки клеток ранних зародышей млекопитающих использовали для проверки клональной гипотезы закладки мозга : 1) трансгенные животные с маркерными НСК (lacZ,GFP) 2) пересадки донорских меченых ЭСК в бластоцисту 3) смешивание маркированных ЭСК с клетками морулы 4) внутриматочное введение меченых донорских НСК/прогениторных клеток в ткани зародыша после гаструляции.

Первые доказательства клонального устройства нервной трубки были получены на трансгенных зародышах крыс, в клетках которых ген тирозиназы был поставлен под промотор нестина или виментина - ранних генов нейроэпителия. В результате трансплантированные клетки нейроэктодермы и нервной трубки синтезировали тирозиназу. Эти клетки легко визуализировались на срезах ткани зародыша. Окраска срезов нервной трубки на тирозиназу выявила кластерное распределение прокрашенных клеток (Tief K., Schmidt A., Aguzzi A. et al, 1996).

Пересаженные донорские стволовые клетки не только выживали, но размножались автономными ростками в зародышах-реципиентах. Доля химеризации мозга, кожи, других органов существенно колебалась (от 5% до 60%). Причины вариабельности плохо изучены. Часть донорских НСК формировала кластеры в местах закладки ядер мозговой ткани. Из этих первичных центров меченые клетки мигрировали радиально в верхние слои мозга, либо перемещались горизонтально вдоль формирующихся слоев. Иногда ЭСК химеризовали активней средний мозг, кору зародышей мышей и крыс, не достигая базальных структур мозга и мозжечка. Зубчатая фасция гиппокампа чаще других структур химеризовалась донорскими ЭСК. Кора обоих полушарий головного мозга мышей и крыс с равной эффективностью заселялась донорскими НСК. Миграторные популяции, покидающие клоны, перемещались на значительные расстояния, достигая дефинитивных структур (Kuan C.Y., Elliot E.A., Rakic P.,1997). С помощью пересадок НСК подсчитано, что вся популяция клеток Пуркинье в мозжечке возникает из 15-20 founder-cells. которые давали примерно 100-110 начальных клонов. Эти клоны формировали всю паренхиму будущего органа (Howkes R., Faulkner-Jones D., Tam P. et al., 1998 ). По другим данным, не менее 80 founder - cells участвовало в закладке мозжечка (Mathos L., Bonnerot C., Puelles L. et al., 1997 ). Пересадки донорских НСК в мозг зародышей выявили несколько закономерностей : 1) донорские НСК in situ размножались клонами. 2) сигналы микроокружения с высокой эффективностью контролировали как численность клеток, так и профиль созревания in situ 3) пересадки никогда не приводили к " аномалям" дифференцировки стволовых клеток. В региональных структурах мозга всегда возникало лимитированное количество нейронов/глии местного функционального профиля. 4) не наблюдали ошибок дифференцировки при пересадке стволовых клеток в мозг зародышей/взрослых, что сделало эту технологию особо привлекательной для практической медицины. Близкие данные были получены с НСК, мечеными геном LacZ ( бета-галактозидазой кишечной палочки ). Пролиферация меченых клеток-доноров преимущественно осуществлялась клонами (Mathis L., Nicolas J.F., 2000 ).