ЭСК в изучении функций Нох-генов. Стволовые клетки

Как уже упоминалось, некоторые линии ЭСК и ТК мышей характеризовались высокой частотой хромосомных перестроек, иногда анеуплоидией, которые попутно заканчивались образованием иммортализованных линий. Взаимосвязь между иммортализацией и генетическими перестройками приобрела особый интерес, поскольку впервые наметилась взаимосвязь между аномалиями органогенеза (дисрегуляция Нох-генов) и внутриутробным карциногенезом. Характерно, что главные 4 группы Нох-генов расположены на четвертой хромосоме человека и мыши Возникновение первичного кроветворения в желточном мешке связано с экспрессией Нох-генов. Если обычные клоны эритро- и миелопоэза характеризовались умеренной экспрессией Нох-1 гена (миелопоез) и Нох-2 гена (эритропоез), то возникновение иммортализованныых линий из упомянутых клонов сопровождалось увеличением экспрессии как Нох-1, так и Нох-2 (Vieille-Grosjean I., Roullot V., Courtis G.,1992)
Первый вариант хромосомных перестроек связан с перносом онкогенов в область экспресии ранних генов органогенеза. Чаще всего такие перестройки выявлялись появлением иммортализованных клонов в провизорной кроветворной системе (желточный мешок, фетальная печень). Второй вариант малигнизации прогениторных клеток кроветворения – образование новых химерных белков в результате слияния двух генов в один. Образование таких «гибридных» молекул, особенно из факторов генетической транскрипции (TAL1 (SCL), LMO2, AML1, CBF) приводил к иммортализации отдельных прогениторных клеток в миелоидных или эритроидных клонах. Самой распространенной молекулярной «химерой» (более 20% случаев пре-В-прогениторной лейкемии детей) оказалась новая гибридная молекула E2A-PBX1. 80 % случаев такого заболевания эффективно контролируется хемиотерапией. Другая гибридная конструкция из двух слившихся белков TEL-AML1 обнаружена лишь в 20 % случаев лейкемии у детей. Характерно, что главным средством лечения является ретиноевая кислота – универсальный индуктор дифференцировки ЭСК, останавливающей митозы прогениторных клеток.
Далее выяснилось, что аномалии экспрессии генов сегментации и гомеозиса в провизорных клонах зародыша также ведут к онкогенезу зародышевых клеток.
Избыточная экспрессия гена НохВ4 (в том числе, на почве транслокации) вызывает перепродукцию незрелых прогениторных популяций в гематогенных клонах. Мыши, родившиеся с такой аномалией развития, имеют миелоидную дисплазию, спленомегалию, ограниченный срок жизни. Избыточная экспрессия гена Нох –А10 ведет к неконтролируемой пролиферации колоний мегакариоцитов, с одновременным уменьшением прогениторных популяций моно- и лимфо-ряда.
У детей, как и у млекопитающих выявлены формы лейкоза, при котором в иммортализованных клонах чаще всего экспрессированы следующие Нох- гены: MLL, MLL-AF9, MLL-AF4, trx-G, Bmi-1. Часто подвергается перестройке с последующей фузией Нох-А9 ген. Пока не ясно, каким образом отклонения в экспрессии Нох-генов ведут к иммортализации клонов стволовых/прогениторных клеток в зародышах. Возможно, что возникающие дефектные, аномальные клетки ускользают от апоптоза.
Ген эритропоетина и Нох-В6 ген расположены на одной хромосоме и подвержены одновременной экспрессии в разных органах кроветворения у зародышей (Zimmerman F.,Rich I.N.,1997). Существенно, что одновременная экспрессия Нох-В6 и эритропоетина обнаружена в эритропоетических клонах in vitro. Экспрессия генов не выявлена в стволовых, но показана в митотических прогениторных клетках.
Известно, что ген Pten контролирует синтез белка-супрессора опухолевого роста. Показано, что нейросферы, изолированные из мозга зародышей мыши Pten-/-, характеризуются более интенсивной пролиферацией прогениторных клеток в культуре.
Избыточная экспрессия НохА9 вместе с Рвх вызывает иммортализацию гематогенных клеток (Schnabel C.A., Jacobs Y., Clearly M.L., 2000)
Региональная экспрессия НохА5 и НохВ7 генов в клонах стволовых клеток волосяных фолликул связана с подавлением региональной дифференцировки прогениторных клеток (LaCelle P.T., Polakowska R.R., 2001). Иммортализацию CD34+ гематогенных стволовых клеток in vitro можно вызвать трансфекцией гена Нох-С4 в комбинации с ретровирусным вектором (Daga A., Podesta M., Capra M.C. et al.,2000). Скорость пролиферации трансфицированных клонов возрастала в 10-13 раз.
Делеция гена Wnt7 – master gene рестрикционного созревания альвеолярного эпителия легких связана с множественными случаями раннего канцерогенеза альвеолярного эпителия (Calvo R., West J., Erickson P. et al., 2000). В зародыше экспрессия Wnt7 автоматически сопряжена с включением следующих генов: Нох-А1, Нох А7, Нох-А9, Нох-А10, Нох –В9, контролирующими организованный морфогенез эпителия альвеол. При выключении Wnt7 и сопряженном выключении упомянутых Нох-генов наблюдается неорганизованный и нелимитированный рост альвеолярного эпителия, который приводит к образованию типичных опухолей в легких уже во внутриутробном развитии.
У мышей Нох-В6-/- резко увеличена доля незрелых прогениторных клеток в эритроидных ростках (Kappen C., 2000). С помощью пересадок ЭСК подсчитано, что закаладка эпителиальной части тимуса развивается из 900 founder cells, которые в зародыше мыши сохраняются в дормантносм состоянии на 16-18 дне внутриутробного развития. Пересадки «блоков» этих прогеиторных клеток вызывает быструю реконструкцию поврежденной железы реципиента (Rodewald .R., Paul S., Haller S. et al., 2001). У зародышей мыши Нох11-/- нарушается формирование селезенки. Стромальные Нох11-/- клетки концентрируются в виде неорганизованного конденсата между желудком и поджелудочной железой, мутантные клетки плохо пролиферирует и пркатически не мигрируют в зачаток селезенки (Kanzler B., Dear T.N., 2001)