На будущее стоволовых клеток влияют среда и "воспитание"

Ученые давно задаются вопросом, каким образом стволовые клетки, способные сформировать любые ткани организма, определяют свою будущую идентичность. Какие именно факторы влияют на формирование специфических клеток из стволовых? Каким образом группа незрелых клеток дает начало даже такому чрезвычайно сложному органу как мозг человека? По сообщению Biologynews, исследования ученых из института мозга им. Макнайта при университете Флориды проливают свет на эту загадку, пишет battery.ru.

Ученые проводили эксперименты на модели развивающихся в искусственной среде эмбриональных стволовых клеток мышей. Кроме ответа на указанные выше фундаментальные вопросы, исследование имеет и важное прикладное значение, т. к. в будущем может появиться возможность выращивания специализированных клеток для трансплантации в мозг. Подобные трансплантаты могут замещать клетки мозга, поврежденные в результате таких заболеваний как эпилепсия, паркинсонизм, болезнь Альцгеймера и т. д.

Когда эмбриональные стволовые клетки мышей помещались на четыре различных поверхности в культуральных сосудах, они давали начало разным специфическим типам "клеток-потомков". Как говорит директор института Денис Стайндлер (Dennis Steindler), "среда и молекулярное окружение оказывают влияние на судьбу стволовых клеток". На развитие клеток в культуре влияли и некоторые смоделированные учеными ситуации, которые обычно сопровождают развитие мозга. Иными словами, и среда, и "воспитание" в их комбинации определяют судьбу стволовых клеток. Однако, по всей видимости, на ранних стадиях развития наиболее важен именно последний фактор.

Нормальный характер развития клеток, играющий определяющую роль в образовании и выживании специализированных клеток мозга, индуцируется особыми молекулами поверхности клеток в культуре, образующими соединение "ламинин". Под влиянием ламинина в конечном счете образуется популяция ранних нейронов коры головного мозга, т. е. именно той его части, которая координирует сенсорные, двигательные и когнитивные функции. В будущем, обработка ламинином стволовых клеток в культуре может предоставить возможность направить их развитие в нужном направлении и дать начало очень специализированным тканям центральной нервной системы.

Кроме ламинина, развитие клеток по специфическому пути могут определять и другие молекулы, содержащиеся во внеклеточном матриксе, на котором протекает созревание стволовых клеток. В норме эти молекулы образуют сложную смесь, и доминирование одних молекул сменяется другими. Такое координированное чередование регулирующих молекул и определяет будущее развитие органов. В случае если будет выяснено, какие именно молекулы матрикса активируют те гены стволовых клеток, которые отвечают за развитие нейрональных структур, появится возможность не только изучения их роли, но и выделения этих молекул и использования их для направленного "выращивания" тканей мозга из "посадочного материала" стволовых клеток.

Известно, что стволовые клетки, с которыми человек рождается, сохраняются у него всю жизнь, продолжая при этом делиться. Это возможно потому, что они находятся в особой специализированной "нише", обеспечивающей им условия для развития и деления. Известно, что именно условия в этой нише критически важны для пролиферации клеток. В работе ученых университета Флориды впервые показано как именно компоненты внеклеточного матрикса (на примере ламинина) влияют на будущее стволовых клеток. Таким образом, матрикс ниши не только обеспечивает поддержку жизнедеятельности стволовых клеток, но и определяет их будущее.