Первичный нейро - и глиогенез. Эмбриональные стволовые клетки

Источником клонообразующих стволовых клеток нервной трубки служили два слоя: монослой нейроэпителия и субэпендимы. Идентификация первоисточников клеток in situ осложнялась множеством методических затруднений, поскольку отсутствовали надежные, однозначные маркеры НСК. Чаще всего выделяли в культуру гетерогенную популяцию незрелых клеток с варьирующим фенотипом. Наиболее важными признаками были способность НСК расти клонами в культуре и дифференцироваться в нейроны и глию после остановки пролиферации и добавления индукторов дифференцировки. Региональную принадлежность клонов удалось установить по второму эшелону Нох-генов, которые включались после завершения сегментации и формирования основных отделов мозга. В середине эмбриогенеза развивающийся мозг зародыша мыши состоял в основном из самообновляющихся нейросфер и радиальной глии. Пролиферирующие нейробласты появлялись в головном мозге 13-дневных зародышей (у человека на 51-й день развития). Они организованно мигрировали на периферию. Среди Нох- генов обнаружены ключевые регуляторы (master genes), направляющие рестрикционную дифференцировку будущих линий нейронов. Так, Phox-2 ген контролировал дифференцировку нейробластов в адренэргические нейроны. У Phox-2-/- мышей полностью выключена экспрессия генов тирозингидроксилазы и допамин-гидроксилазы (Pattyn A., Goridis C., Brunet J.F., 2000). ВМР-2 служил главным индуктором экспрессии Phox-2a и Phox-2b генов в Mash+ прогениторных клетках. Некоторые Нох-гены маркировали миграторные популяции нейронов. Известно, что гипоталамус сформирован в основном за счет пришлых клеток. Нейроны, продуцирующие релизинг факторы, мигрировали сюда из вомеро-назальной области. Экспрессия гена Brn-2 связана с навигационной информаций мигрирующих клеток. Мыши Brn2-/- утрачивали способность формировать ядра гипоталамуса (Schonemann M.D., Ryan A.K., McEvilly R.J. et al, 1995).
Клональный характер закладки и развития стриатум вытекал из анализа динамики экспрессии гена Islet-1, представляющего семейство LIM- факторов транскрипции (второй эшелон Нох-генов, определяющих направление созревания прогениторных клеток после фазы пролиферации). В дорзальной части стриатум Isl-1+ клетки практически отсутствовали. Зато их численность резко нарастала в средней и особенно вентральной части органа. Максимальное количество Isl-1+ клеток в стриатуме у эмбрионов крыс определяли на 18-20-й день гестации, позднее их численность резко шла на убыль. Эта транскриптаза детерминировала появление холинэргических нейронов (Wang H., Liu F.,1999)
В том же стриатуме комбинация Brn-4, IGF-1, BDNF запускала терминальную дифференцировку постмитотических нейробластов. Продукты генов Brn-1, Brn-2 не влияли на созревание этой группы нейронов (Schimazaki T., Arsenjevic Y., Ryan A.K. et al., 1999). Образование специализированных нервных линий in situ, как правило, контролировалось комбинаторикой 4-5 генов. Исключение составляет дифференцировка холинэргических нейронов in vitro и in situ, которая контролировалась ВМР-9 ( Lopez-Coviela I., Bersa B., Krauss R., 2000). Внутрижелудочковая инъекция ВМР-9 14- и 16-дневным зародышам мыши вела к резкому увеличению холинэргических нейронов мозга на последних сроках пренатальной жизни и в постнатальном периоде.
Некоторые из упомянутых генов контролировали созревание соматических линий в других органах. Например, сдвоенная нокаут-мутация MyoD-/-/Myf5-/- вела к полной остановке развития всех групп скелетных мышц. Мутация Pax-6-/- вела к полной остановке развития глаз. Мутация SCL-/- блокировала созревание всех ростков кроветворения. В ЦНС не обнаружено ни одного гена, селективное выключение которого вызывало полную остановку рестрикционного созревания всех линий нейронов. Так, мутация гена Mash1-/- мозаично блокировала созревание линий нейронов обонятельной луковицы, сенсорных нейронов спинного мозга, а также части нейронов ганглиев симпатической НС. Нокаут мутация гена Math-/- приводила к частичному блоку созревания нейронов гранулярного слоя в мозжечке. Cозревание олигодендроцитов обеспечено наиболее сложной программой. В пролиферирующих предшественниках олигодендроцитов экспрессированы Sox-10 (контроль плюрипотентности) и две транскриптазы Olig-1 и Olig-2. В таком режиме прогениторные клетки длительно размножались. Следующий этап созревания был связан с включением блока POU -генов Tst-1/Oct6/SCIP, которые на третьем этапе запускали экспрессию генов Brn-1 и Brn-2. На заключительной стадии созревания постмитотических клеток включался гомео-Нох-ген Gtx/Nkx6.2 (Wegner M., 2001). Дефицит миелинпродуцирующих клеток человека для лечения демиелинизирующих заболеваний заставил искать пути лабораторной наработки олигодендроцитов и шваннвских клеток из НСК и стволовых клеток нервного гребня соответственно. Налажено получение предшественников олигодендроцитов из нейросфер , выделенных из фетальной мозговой ткани ( Zhang S., Ge B., Duncan J.D.,2000). Состав среды для дифференцировки предшественников олигодендроцитов из нейросфер или диспергированных одиночных клеток запатентован. Предшественнники идентифицировали фенотипически по белку О4 и рецептору для PDGF.