![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ФИЦ ПХФ и МХ РАН |
||
Исследования будут направлены на изучение механизмов и условий направленной дифференцировки при культивировании in vitro клеток млекопитающих различной степени комитации и их поведения при трансплантации в организм животного-реципиента.
The research will focus on the mechanisms and conditions of directed differentiation during cultivation of in vitro mammalian cells of varying degrees of comitation and their behavior after transplantation into the body of the animal recipient.
Были исследованы возможности направленной дифференцировки клеток, обладающих разной степенью дифференцированности (клетки пигментного эпителия человека и индуцированные плюрипотентных стволовых клетки). Прослежены признаки трансдифференцировки культивируемых клеток пигментного эпителия сетчатки человека в нейральном направлении (потеря маркера эпителиальных клеток Сх43, повышание экспрессии маркеров плюрипотентности Oct4, KLF4 с последующим появлением экспрессии TUBB3 и выявлением у части клеток III-beta-tubulin –нейрального маркера) под воздействием серы, кондиционированной регенерирующей сетчаткой тритона. В продолжение изучение свойств везикулярных частиц индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) человека показано, что при наличии в самих ИПСК маркеров плюрипотентности (Oct4,Sox2, Nanog, Lin28), в везикулярных частицах ИПСК выявляются только Lin28 и пороговые значения Sox2. Выявлено, что в ИПСК присутствуют ряд онкогенных микро-РНК, тогда как в визикулярных частицах определена только одна микро-РНК - miR221-3p. Проведены первые эксперименты для выявления функциональной роли везикулярных частиц ИПСК. При исследовании возможности перехода первичных половых клеток, полученных из ИПСК человека, к мейотическому делению под воздействием ретиноевой кислоты показано появление в них некоторых маркеров мейоза.
госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Направленная дифференцировка клеток млекопитающих в системе in vitro. |
Результаты этапа: | ||
2 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Направленная дифференцировка клеток млекопитающих в системе in vitro. |
Результаты этапа: При исследовании возможности нейральной дифференцировки клеток ретинального пигментного эпителия (РПЭ) человека под действием bFGFбыли проведены работы на клетках линии клеток ARPE-19. В результате анализа ПЦР в реальном времени было выявлено, что через 24 часа инкубирования в среде с bFGF в клетках существенно усиливается экспрессия KLF4. Через 48 часов при сохранении увеличения экспрессии KLF4 наблюдается снижение уровня экспрессии специфических маркеров дифференцировки РПЭ – Pax6, MITF, OTX2. Наивысший уровень экспрессии KLF4наблюдался через 72 часа инкубирования с bFGF. Затем, через 120 часов культивирования он резко снижался, что сопровождалось возвратом экспрессии Pax6, MITF, OTX2 к исходному уровню и троекратному росту экспрессии TUBB3. Полученные данные свидетельствуют о начале процесса дифференцировки клеток внейрональном направлении. Эти данные подтверждаются иммуноцитохимическим окрашиванием и морфологическими изменениями. Так, клетки поменяли свою морфлогию, они стали более вытянутыми, у них появились нейроноподобные отростки. Такие клетки давали положительное окрашивание на TUBB3 и не давали окрашивание на Cx43 (ключевой белок щелевых контактов). Клетки в контроле, наоборот, давали окрашивание на Cx43 и не окрашивались антителами к TUBB3.Таким образом, TUBB3 может быть использован как маркер для репрограммирования клеток РПЭ человека в нейральном направлении. Отработана оптимальная модель диабета на лабораторных животных для последующей оценки влияния трансплантации клеток на регенерацию островков Лангерганса поджелудочной железы мышей. Индукцию экспериментального диабета проводили с помощью химического агента. Мышей, половозрелых самцов линии C57Bl6 в возрасте 6-8 недель, весом 20-22 г, содержали в стандартных условиях с 12 часовым ритмом освещенность/темнота. Мышам после 12-16 часов голодания ежедневно в течение 5 дней подряд вводили внутрибрюшинно с химического агента. Контрольной группе животных вводили 0,1 М растворителя в том же объеме. Для предотвращения гипогликемии, параллельно инъекциям агента животных поили 10% глюкозой на протяжении 5-ти дней. Через 1 неделю после последнего введения, в течение 8 недель каждые три дня, у животных проверяли наличие сахара и кетонов в моче с помощью тест полосок (Кетоглюк-1, Россия), а затем измеряли содержание сахара в крови при помощи стандартных глюкометров (OneTouchSelectSimple (LifeScan, США) и Contour TS (Bayer, Германия)). Было показано, что при указанном способе введения испытуемого агента диабет развивается не менее чем у 30% животных (обычно около 50%). Диабет стабилен в течение не менее 4 недель. Этого достаточно для проведения исследований, связанных с трансплантацией клеток экспериментальным животным. Выживаемость животных со стабильной гипергликемией составила около 30% за период наблюдения (4 недели). Концентрация глюкозы в крови животных составила в среднем 27 мМ на начало наблюдений, и 22,1 мМ к концу эксперимента (через 4 недели). Таким образом, данный метод выбран как оптимальный для индукции экспериментального диабета с целью оценки влияния трансплантации клеток на регенерацию островков Лангерганса поджелудочной железы мышей. В ходе работы была отработана методика выделения везикулярных частиц иПСК, полученных из дермальных фибробластов кожи человека. Данная методика основана на последовательном центрифугировании и ультрацентрифугировании ростовой среды, полученной в ходе культивирования данных клеток. Выявлены сроки культивирования иПСК для получения оптимального количества везикулярных частиц. При использовании витального мембранного красителя CellMask™ Deep Red Plasma membrane Stain удалось визуализировать везикулярные частицы на поверхности мембраны клеток. Был показан градиент выделения везикулярных частиц иПСК с максимумом в перикариальной области клеток. Далее была отработана методика количественного и качественного определения везикулярных частиц при использовании анализатора наночастиц Nanosight NS500. Показано, что преимущественный размер частиц находится в размерном диапазоне экзосом. Для стандартизации последующих манипуляций с микровезикулами был отработан метод количественного определения массы везикул по тотальному белку (метод Бредфорда). Отрабатывается метод молекулярно-генетического анализа микровезикул на наличие основных маркеров плюрипотентности и модели in vitro для оценки физиологической роли везикулярных частиц. - Используя поверхностный маркер SSEA1 первичных половых клеток, удалось получить чистую культуру ППК методом сортинга. Провели три технических повторов, в которых достоверно показано, что SSEA1-положительные клетки составляют примерно 86% культуры. После получения чистой линии ППК удалось культивировать в течение нескольких пассажей, что дало возможность провести следующий этап дифференцировки в сторону гаплоидных клеток -показано наличие маркера инициации мейоза STRA8 в колокализации с поздним маркером ППК VASA.Дальнейшая дифференцировка в сторону мейозного деления invitro полученных ППК продолжается разрабатываться. Подбираются условия и ростовые факторы, индукторы для оптимальной дифференцировки. | ||
3 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Направленная дифференцировка клеток млекопитающих в системе in vitro. |
Результаты этапа: При исследовании механизмов регуляции регенерации нейральной сетчатки из пигментного эпителия глаза наблюдали действие кондиционированной среды (КС) регенератов сетчатки тритона на клетки пигментного эпителия сетчатки (ПЭС) человека. Исследованы действия 50% и 25% концентраций кондиционированной среды. Выявлено, что КС вызывают дедифференцировку клеток ПЭС: клетки теряют маркер эпителиальных клеток Сх43, в них повышается экспрессия маркеров плюрипотентности Oct4, KLF4. Наряду с дедифференцировкой, некоторые клетки проявляют признаки дифференцировки в нейральном направлении - наблюдается положительное окрашивание отдельных клеток на, повышается экспрессия TUBB3, выявленная методом ПЦР в реальном времени. Продолжено изучение свойств везикулярных частиц индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) человека. Модифицированна методика выделения везикулярных частиц, основанная на многоступенчатом центрифугировании кондиционированной среды, полученной в ходе культивирования ИПСК, и последующем ультрацентрифугировании супернатанта, что позволяет получать стабильные концентрации везикул 1.7х1011- 2.0х1011 частиц/мл. Используя метод количественного ПЦР анализа в реальном времени, было проведено сопоставление ряда характеристических маркеров в ИПСК и полученных от них везикулярных частицах. Показано, что при наличии данных маркеров в самих ИПСК, в везикулярных частицах ИПСК выявляются только Lin28 и пороговые значения Sox2. С целью изучения возможного онкогенного потенциала ИПСК, было проведено сопоставление пула онкогенных микро-РНК как в самих ИПСК, так и в везикулах ИПСК. Методом количественного ПЦР анализа в реальном времени показано, что если в самих ИПСК присутствуют такие онкогенных микроРНК, как miR151a-5p, miR486a-5p, miR221-3p, miR21a-5p, то в везикулярных частицах определена только одна микро-РНК - miR221-3p. В качестве модели, на которой возможно оценить функциональный потенциал везикулярных частиц ИПСК человека, были выбраны остановившиеся в развитии ранние зародыши человека (данная часть работы была проведена на базе одной из клиник ЭКО с соблюдением всех требований соблюдения биоэтических норм). Первые эксперименты по добавлению везикулярных частиц ИПСК к среде инкубации остановившихся в развитии (остановка более 1 суток) предимплантационных бластоцист человека и зародышей более ранних стадий (4-х, 8-и клеточные эмбрионы) показали, что только в одном случае из 4 (при остановке развития на 4-х кл.стадии) было получено возобновление дробления (через сутки инкубации в среде, содержащей везикулы ИПСК, зародыш состоял из 5 клеток). На данном этапе работы статистически достоверные данные об эффектах действия везикулярных частиц ИПСК не получены. Разработанный протокол дифференцировки индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека в первичные половые клетки приводит к появлению в культуре 85% клеток, положительных по поверхностному маркеру первичных половых клеток SSEA1. Нам удалось получить чистую линию первичных половых клеток. Далее эти же отсортированные по наличию SSEA1 клетки были индуцированы к вступлению в мейоз воздействием ретиноевой кислоты, чтобы проверить полноту дифференцировки. После воздействия ретиноевой кислоты в клетках была показана экспрессия маркеров мейоза, таких как STRA8, SCP1, SCP3, DMC1 и др. Было проведено специальное окрашивание на белок синептонемального комплекса SCP3 в сфероидах, которые были раннее сформированы из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток и клеток, дифференцированных в первичные половые. Было показано, что в ядрах дифференцированных клеток наблюдается точечная окраска на SCP3 . | ||
4 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Направленная дифференцировка клеток млекопитающих в системе in vitro. |
Результаты этапа: Для выявления механизмов де- и трансдифференцировки высокоспециализированных клеток изучали влияние сред, кондиционированных регенератами сетчатки тритонов, паракринно активирующих естественное репрограммирование соматических клеток низших позвоночных, на морфологические и молекулярные изменения клеток ретинального пигментного эпителия человека in vitro. Отмечено изменение морфологии клеток линии пигментного эпителия ARPE-19, сопровождающееся увеличением их размеров и снижением пролиферативной активности. Методом кПЦР показано снижение экспрессии мРНК генов-маркеров плюрипотентности OCT4 и NANOG, маркера нейральных стволовых клеток NES, маркера нейроэпителия и РПЭ OTX2, регулятора пролиферативного ответа KLF4 и маркеров дифференцировки РПЭ (BMP4, KRT18) при увеличении мРНК маркера нейробластов TUBB3, специфического регулятора клеточного цикла CCND1 и маркера белка внеклеточного матрикса COL1A1. Иммуноцитохимически выявлено снижение интенсивности окрашивания клеток на коннексин 43 (белок щелевых контактов) при увеличении такового на цитокератин 8 (специфичного для дифференцированного РПЭ) и βIII-тубулин (пан-нейрональный маркер) и изменение распределения β-катенина (ключевого участника канонического Wnt-сигнального пути) по сравнению с контролем. Таким образом, кратковременное воздействие КС регенератов сетчатки тритона активировало в клетках ARPE-19 процессы нейральной дифференцировки и способствовало поддержанию эпителиальной. Проведен анализ современных представлений о механизмах самообновления стволовых клеток и поддержания их плюрипотентного статуса. Проведена работа по оптимизации стратегии количественного ПЦР в реальном времени для оценки экспрессии генов, ответственных за плюрипотентность и характерных микроРНК. В частности, предложены гены, нормирующие экспрессию генов плюрипотентности при использовании ПЦР-анализ. С целью изучения межклеточной коммуникации и механизмов, обеспечивающих паракринную регуляцию, были охарактеризованы внеклеточные везикулы эмбриональных стволовых клеток человека линии hES-MK05. Показано, что средняя концентрация везикулярных частиц при стандартных условиях культивирования ЭСК человека линии hES-MK05 составляет 4,6х1011 частиц/мл. Размерный диапазон частиц лежит в пределах от 30 до 380 нм, с максимальной концентрацией данных частиц в области 40-140 нм, что соответствует фракции экзосом и мелких везикул. При сравнении с внеклеточными везикулами индуцированных плюрипотентных клеток человека (клеток со вторичной плюрипотентностью) впервые показано, что фракция везикулярных частиц ЭСК человека линии hES-MK05 содержит большее количество мелких микровезикул, в отличие от фракции везикулярных частиц иПСК. При сравнении профиля основных характеристических белков (маркерных) плюрипотентности методом количественного ПЦР-анализа в реальном времени показано наличие маркеров плюрипотентности (Oct4, Sox2, Nanog, LIN28) как в самих ЭСК человека линии hES-MK05, так и в их везикулярных частицах, что отличает их от везикулярных частиц иПСК, содержащих лишь следовые количества некоторых маркеров (Sox2 и LIN28). При исследовании возможности половой диффференцировки индуцированных плюрипотентных стволовых клеток показано, что полученные in vitro мейоциты окрашиваются на маркеры мейоза STRA8 и SCP3. Используя метод давленных препаратов, обнаружили , что SCP3 точечно окрашивает ядро и обнаруживается в цитоплазме мейоз- индуцированных клеток, причем последнее не свойственно для этого маркера. Кроме того, показано, что мейоцит-подобные клетки окрашиваются на поздние маркеры первичных половых клеток (VASA и DAZL). Проанализировав транскриптом ИПСК, первичных половых клеток и мейоцитов выявили кардинальное изменение в характере экспрессии генов, свойственные каждой исследуемой группе. Генная онтология показала, что повышена экспрессия генов, связанных с пролиферацией, миграцией, развитием гонады женского типа и тд... В рамках исследования возможностей разработки тканевых моделей для регенеративной биомедицины исследовали тканевую модель живого эквивалента кожи in vitro. Методом методом проточной цитометрии выявлена тенденция к увеличению процента кератиноцитов с фенотипом стволовых CD71-/intβ4+ после криохранения. Методом rtPCR показано снижение экспрессии генов интегрина α6 и интегрина β1 в культуре кератиноцитов на 1 сутки послеразморозки и увеличение экспрессии гена интегрина α6 к 7 суткам. Методом CFE(colony forming efficiency)установлено, что количество голоклонов/мероклонов/ параклонов после заморозки (0,59%/1%/2,2%) значительно превышает их количество до заморозки (0,04%/0,18%/1,3%). | ||
5 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Направленная дифференцировка клеток млекопитающих в системе in vitro. |
Результаты этапа: Продолжено исследование пронейральной дифференцировки клеток ретинального эпителия человека (ARPE-19) in vitro под влиянием влияния кондиционированных сред регенератов сетчаток тритона (КС). кПЦР показал снижение экспрессии OTX2 и BMP4 (маркеров клеток ретинального эпителия уже через 24 ч после воздействия КС наряду с ослаблением межклеточных контактов, что свидетельствовало о частичной потере эпителиальной дифференцировки. Стимуляция клеток к нейральной дифференцировке отмечена повышением уровня экспрессии генов TUBB3, NES, PAX6 и усилением иммуноокрашивания на белок βIII-тубулин на фоне понижения экспрессии BMP2 и BMP4. Однако затем, ввиду краткосрочного воздействия КС, наблюдалось снижение транскрипции нейрональных маркеров (TUBB3, NES, PAX6) и увеличение транскрипции маркеров РПЭ (OTX2, MITF), что, вероятно, связано с возвратом клеток к исходной дифференцировке. Путем дифференцировки индуцированных плюрипотентных клеток (ИПСК) человека после индукции ретиноевой кислотой (РК) в подобранных условиях культивирования получены женские примордиальные половые клетки (чППК), в которых определяется экспрессия белков VASA (маркера поздних ППК) и STRA8 (маркера начала мейоза), что указывает на созревание чППК. Транскриптомный анализ показал также активацию генов-маркеров мейоза (SCP2/3, REC8, MSX1/2, MAEL, DUSP18). Однако, несмотря на точечную окраску белка SCP3 - маркера синаптонемного комплекса и гомологичной рекомбинации, ранних синаптонемных комплексов не обнаружено. При исследовании влияния криоконсервирования на компартмент стволовых клеток эпидермиса человека в рамках разработки живого эквивалента кожи проведено иммунофенотипирование культуры кератиноцитов человека до и после криохранения. После разморозки культура на 75-98% состояла из клеток базального слоя, положительных по субъединице интегрина α6. Прослежена динамика изменение уровня экспрессии генов интегринов α6 методом rtPCR, количества самих белков методом Western-Blot, а также иммуногистохимически количества клеток с фенотипом стволовых (CD71-/integrinα6+) до и после криохранения (1, 3 и 7 сутки после разморозки). Показано, что на 7 сутки после выхода из криохранения, когда в культуре предположительно произошло восстановление кинетического баланса, она успешно субкультивируется, переходя в состояние экспансии и образуя большое количество всех типов клонов. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".