2cc4a2b5_germinalnye_stvolovye_kletki

Тема: «Эмбриональные герминальные клетки – характеристика и свойства в сравнении с эмбриональными стволовыми клетками».
Различаются три периода пренатального развития: (а) герминальный (около 2 недель), (б) эмбриональный (около 6 недель) и (в) фетальный (около 30 недель - вплоть до рудов).
(а) Герминальный период. Оплодотворённая яйцеклетка, или зигота, существует около двух недель. В течение этого времени происходит её быстрое дробление и первичная организация клеток в виде бластоцисты, которая погружается в стенку матки. Закладываются структуры, которые обеспечивают питание и защиту организма: амнион, хорион, желточный мешок, плацента, пупочный канатик (пуповина). Период завершается формированием зародыша, или эмбриона.
(б) Эмбриональный период. Сформировавшийся зародыш, или эмбрион, в течение шести недель (с третьей по восьмую неделю беременности) приобретает черты, присущие только человеку.
- Эмбриональные герминальные клетки – тип плюрипотентных эмбриональных клеток.
Источником плюрипотентных стволовых клеток эмбриона является внутренняя клеточная масса бластоцисты (эмбриональные стволовые клетки - ЭСК) и примордиальные (первичный, примитивный) герминальные клетки (герминальные стволовые клетки - ГСК). Стволовые клетки, полученные из ПЗК, называются эмбриональными герминативными клетками (ЭГК) и являются предшественниками клеток спермы и яйцеклеток.
Вильсон (Е. В. Wilson, 1896) еще в первом издании своей книги «Клетка в развитии и наследственности» предположил существование стволовых клеток, обеспечивающих поддержание сперматогенеза.
Герминативные стволовые клетки в яичниках млекопитающих самоподдерживаются во время эмбриогенеза, и уже к моменту рождения продукция ооцитов заканчивается.
- Закладка и развитие герминальных клеток.
В раннем эмбриогенезе несколько клеток предназначено, чтобы стать примодиальными зародышевыми клетками. Эти клетки распознаются по специфичной для зародышевой линии транскрипционной активности, со специфической экспрессией транскрипционного фактора Okt4 и продукта дрозофилийного гена VASA. Примордиальные зародышевые клетки распознаются также по экспрессии щелочной фосфатазы.
Щелочная фосфатаза ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] Alkaline phosphatase, ALP, ALKP)  [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], отщепляющая [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (дефосфорилирование) от многих типов молекул, например, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Фермент проявляет наибольшую активность в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] среде.
- фермент, участвующий в транспорте фосфора через мембрану клеток и являющийся показателем фосфорно-кальциевого обмена.
После миграции в недифференцированные гонады эти клетки дифференцируются в предшественники зародышевых клеток самок или самцов в зависимости от половой дифференцировки гонад. Необратимое решение принимается, когда эти клетки или вступают в мейоз, чтобы стать ооцитами, или арестовываются, когда начинает формироваться семявыносящий тяж, чтобы сформировать яички. Передача сигналов об этих событиях передаётся через соматические клетки. Этот механизм позволяет примордиальным зародышевым клеткам самцов сохранить пролиферативную активность для поздних стадий тестикулярного развития, чтобы дифференцироваться в гоноциты и стать новым типом стволовых клеток, недифференцированным сперматогонием, который даст миллионы дифференцирующихся зародышевых клеток у взрослых. Гоноциты определяются по их морфологическим характеристикам и функциональным свойствам реанициации митотической активности, ассоциированной с формированием первой генерации сперматогоний типа А. Сперматогонии также определятся на основании их морфологии, включая присутствие гетерогенного субнабора клеток, содержащих недифференцированные (стволовые клетки) и дифференцирующие клетки.
- Условия культивирования и особенности поведения эмбриональных герминальных клеток в культуре.
В 1998 году группе Shamblott - Gearhart впервые удалось выделить ГСК из ранних эмбрионов (5-9 недель гестации (Гестация – это период вынашивания плода в матке.) человека. Однако, получение этих уникальных клеток из ранних эмбрионов человека вызывает этические противоречия.
Первичные зародышевые клетки (ПЗК) выделяли из крови эмбрионов 13-14 стадии и гонад 19 стадии развития. Для культивирования ПЗК из крови использовали питательную среду, в которой предварительно культивировались клетки гонад. При этом ПЗК, находящиеся в крови, прикрепляются к подложке культивирования и делятся, формируя колонии на 7-9 день культивирования. При обработке реактивом Шиффа эти клетки окрашиваются в малиново-красный цвет. Реактив Шиффа (водный раствор фуксинсернистой кислоты (формулы I или II), служит для качественного обнаружения альдегидов).
Тератома - это опухоль, содержащая многие типы клеток на различных стадиях созревания, образующаяся преимущественно в гонадах.
Кроме того, примордиальные половые клетки от эмбрионов мыши 8,5 и 12,5 ED (дней беременности) при определённых условиях культивирования могут давать начало плюрипотентным стволовым клеткам. Такие клетки, называемые эмбриональными герминальными (ГСК) обладают способностями к дифференцировке, сходными с эмбриональными стволовыми (ЭС) клетками, полученными из внутренней клеточной массы бластоцисты.
Клетки данного типа имеют небольшой размер – в пределах 10 мкм, очень большое ядро. На молекулярном уровне эти клетки экспрессируют регуляторные белки, транскрипционные факторы Oct4, Nanog, Sox2, поверхностные маркеры SSEA1, Tra-1-60, Tra-1-81, отсутствует экспрессия маркеров, которые характерны для клеток каких-либо типов тканей, также есть экспрессия типично эмбриональных белков (щелочная фосфатаза фетального типа (встречающаяся только у плода), овальбумин и прочие).- Альтернатива ЭСК
Клетки, вырабатывающиеся в яичках взрослого человека, могут стать реальной альтернативой эмбриональным стволовым клеткам. Терапия с использованием стволовых клеток является перспективным направлением современной медицины. Наибольший интерес представляет полипотентность - способность эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) дифференцироваться в любые типы клеток, тканей и органов; в перспективе ЭСК могут использоваться для "ремонта" поврежденных структур.
Основным источником стволовых клеток является человеческий эмбрион, что ограничивает применение этих клеток по этическим соображениям.
Ученым из Геттингенского университета Георга Августа удалось выделить клетки, обладающие аналогичными свойствами, из яичек взрослых мышей. Исследователи показали, что при определенных условиях культивирования некоторые из этих клеток образуют колонии, напоминающие колонии ЭСК.
Клетки, которые назвали мультипотентными герминальными стволовыми клетками взрослого (МГСКВ, multipotent adult germline stem cells), обладают способностью самопроизвольно дифференцироваться в 3 основные типа эмбриональных тканей. Инъекции этих клеток в эмбрион мыши на ранней стадии его развития способствовали формированию различных органов, сообщил руководитель исследования Герд Хазенфюс (Gerd Hasenfuss).
"Возможность использования клеток из яичек в качестве альтернативы стволовым клеткам при проведении лечения очень занимательна", заявил директор Британского клинического центра при Совете медицинских исследований Крис Хиггинс (Chris Higgins). - "Тем не менее, необходимо провести еще много исследований, прежде чем станут окончательно понятными сходство и различие между клетками яичек и эмбриональными стволовыми клетками; а также пока не будет получено правильной оценки их потенциала в качестве лечебных средств".
Новая методика является интересной и перспективной; однако выделение МГСКВ у человека может оказаться проблематичным, поскольку между клетками яичек человека и аналогичными клетками мышей имеется ряд существенных различий, считают специалисты.
- Японским ученым из Института регенеративной медицины при университете Киото удалось создать клетку, обладающую свойствами эмбриональных стволовых клеток, наделив обычную клетку способностью развиваться в различные внутренние органы[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] Это открытие может стать настоящей сенсацией, так как позволит избежать неэтичного разрушения человеческих зародышей ради получения стволовых клеток.
Надо сказать, исследования по поиску замены стволовым клеткам проводятся уже не первый год. Ученые бьются над тем, чтобы найти другой столь же функциональный способ лечения человеческого организма. Например, немецкие ученые выяснили, что клетки, вырабатывающиеся в яичках взрослого человека, могут стать реальной альтернативой эмбриональным стволовым клеткам
Свое открытие ученые назвали мультипотентными герминальными стволовыми клетками взрослого (МГСКВ). МГСКВ обладают способностью самопроизвольно дифференцироваться в три основных типа эмбриональных тканей. Инъекции этих клеток в эмбрион мыши на ранней стадии его развития способствовали формированию различных органов.
- Отличие:
В недавней работе, опубликованной в журнале Cell представлены результаты по упешному выделению ЭС-подобных клеток из неонатального яичка мыши. Герминальные клетки в культуре давали колонии двух типов - колонии ГСК и колонии ЭС-подобных клеток. Последние можно было отдельно подвергнуть эспансии в условиях, оптимальных для культивирования ЭСК. Ранее этой группой исследователей было подтверждено, что культура сперматогониальных стволовых клеток является единственным типом стволовых клеток, передающих генетическую информацию потомкам. Клетки в культуре были полностью коммитированны в клетки полового зачатка (в половые клетки), что было доказано образованием нормальных сперматозоидов (и последующим рождением здорового потомства) и отсутствием образования тератом после их трансплантации. Эти результаты позволяют чётко отличить герминальные стволовые клетки (ГСК) от эмбриональных стволовых (ЭСК) и от первичных половых клеток (ППК).
При переносе неонатальных клеток яичка линейных мышей в среду, обогащённую факторами роста (GDNF, bFGF, EGF, LIF) большинство колоний имели вид колоний герминальных клеток с характерными межклеточными мостиками и моруло-подобной структурой. Однако, исследователи обнаруживали колонии, похожие на ЭСК. Эти колонии были плотнее и появлялись на 4-7 неделе (после 4-7 пассажей). После появления, ЭС-подобные колонии переростали герминальные колонии и становились доминирующей популяцией через 2-3 недели. ЭС-подобные колонии теряли свой исходный фенотип и подвергались дифференцировке, находясь в первичной среде для герминальных клеток, но активно делились и поддерживали исходный фенотип в среде, стандартной для поддержания ЭСК. После 2-3 пассажей в ЭС-среде, культура состояла именно из таких ЭС-подобных колоний, а герминальные колонии, напротив, в этих условиях не поддерживались (как считают авторы - из-за отсутствия GDNF- фактора, ноебходимого для деления сперматогониальных стволовых клеток).
Цитогенетический анализ показал что ЭС-подобные клетки имели нормальный кариотип (в 70-85% метафаз). Морфология колоний не менялась в течении 5 месяцев (48 пассажей) в ЭС-среде. Эти результаты оказались воспроизводимы и на другой линии мышей. Присутствие ЭС-подобных клеток было подтверждено в 19% экспериментов.
Важно, что ни герминальные, ни ЭС-подобные колонии не формировались при ведении клеток неонатального тестиса в ЭСК-среде и ППК (предшественников половых клеток) - среде.
По результатам анализа долговременного культивирования 266 герминальных колоний, ученые предположили, что ЭС-подобные клетки и ГСК имеют различное происхождение.
Основываясь на результатах работы, исследователи предлагают называть ЭС-подобные клетки мультипотентными герминальными клетками (МГК), для того чтобы отличить их от герминальных клеток, дающих начало только половым клеткам. МГК дикого типа (основываясь на результатах анализа геномного импринтинга) имеют отдельное от герминальных клеток происхождение. Возможно, что они происходят из определенной плюрипотентной популяции недифференцированных клеток, поддерживающихся со стадии фетуса, либо они берут свое начало от сперматогониальных стволовых клеток, имеющих в организме тесную связь с клетками Сертоли, однако теряющую ее в культуре.
Получение мультипотентных клеток из неонатального тестиса может иметь практическое значение для медицины и биотехнологии. Выделенные и охарактеризованные этой группой исследователей клетки отличаются по морфологиии, фенотипическим и дифференцировочным характеристикам от всех ранее описанных клеток оргaнизма после рождения.

1. Вопросы по теме занятия.
1. Каким образом можно объяснить название «эмбриональные герминальные клетки»?
2. Какие клетки называют эмбриональными герминальными клетками?
3. Каким образом распознаются герминальные клетки?
4. Различается ли путь развития герминальных клеток после миграции в гонады у самок и самцов?
5. Зачем примордиальным зародышевым клеткам самцов сохранять пролиферативную активность для поздних стадий тестикулярного развития?
6. Экспрессия каких белков характерна для этих клеток?
7. Почему клетки, вырабатывающиеся в яичках взрослого человека, могут стать реальной альтернативой эмбриональным стволовым клеткам?
8. Что такое тератома? В каком случае она развивается?
9. В чём отличие герминальных стволовых клеток и эмбриональных?
10. По каким признакам отличаются герминальтные клетки от остальных клеток организма?

2. Тестовые задания по теме с эталонами ответов.
Выбрать один правильный ответ

1. КЛЕТКИ НАЗЫВАЮТСЯ ГЕРМИНАЛЬНЫМИ, ПОТОМУ ЧТО
1) их получают из бластоцисты
2) их получают из зародыша (до 2-х недель развития)
3) их получают из эмбриона (до 6 недель развития)
4) их получают в неонатальный период развития

2. ВИЛЬСОН В ПЕРВОМ ИЗДАНИИ СВОЕЙ КНИГИ «КЛЕТКА В РАЗВИТИИ И НАСЛЕДСТВЕННОСТИ» ПРЕДПОЛОЖИЛ
1) существование стволовых клеток, обеспечивающих поддержание сперматогенеза
2) существование стволовых клеток, обеспечивающих поддержание овогенеза
3) существование стволовых клеток, не обеспечивающих поддержание сперматогенеза
4) существование стволовых клеток, не обеспечивающих поддержание овогенеза

3. ПРИМОРДИАЛЬНЫЕ ЗАРОДЫШЕВЫЕ КЛЕТКИ ХАРАКТЕРИЗУЮТСЯ
1) транскрипционной активностью
2) специфической экспрессией транскрипционного фактора Okt4
3) экспрессией щелочной фосфатазы
4) все ответы верны

4. ПОСЛЕ МИГРАЦИИ В НЕДИФФЕРЕНЦИРОВАННЫЕ ГОНАДЫ САМОК КЛЕТКИ
1) делятся ассиметрично
2) арестовываются
3) митотически делятся
4) вступают в мейоз

5. ПОСЛЕ МИГРАЦИИ В НЕДИФФЕРЕНЦИРОВАННЫЕ ГОНАДЫ САМЦОВ КЛЕТКИ
1) митотически делятся
2) арестовываются
3) делятся ассиметрично
4) вступают в мейоз

6. КЛЕТКИ, КОТОРЫЕ МОГУТ СТАТЬ РЕАЛЬНОЙ АЛЬТЕРНАТИВОЙ ЭМБРИОНАЛЬНЫМ СТВОЛОВЫМ КЛЕТКАМ
1) вырабатываются в яичках взрослого человека
2) вырабатываются в яичниках взрослого человека
3) не существуют
4) вырабатываются в тканях взрослого человека

7. МУЛЬТИПОТЕНТНЫЕ ГЕРМИНАЛЬНЫМЕ СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ ВЗРОСЛОГО ПОСЛЕ ИНЪЕКЦИИ В ЭМБРИОН
1) обладают способностью самопроизвольно дифференцироваться в один тип тканей
2) обладают способностью самопроизвольно дифференцироваться во все типы тканей
3) обладают способностью самопроизвольно дифференцироваться в 3 основные типа эмбриональных тканей
4) не обладают способностью самопроизвольно дифференцироваться в 3 основные типа эмбриональных тканей

8. ЕДИНСТВЕННЫМ ТИПОМ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК, ПЕРЕДАЮЩИХ ГЕНЕТИЧЕСКУЮ ИНФОРМАЦИЮ ПОТОМКАМ
1) является культура эмбриональных стволовых клеток
2) является культура сперматогониальных стволовых клеток
3) является культура первичных половых клеток
4) является культура гемопоэтических клеток

9. НЕОНАТАЛЬНЫЕ КЛЕТКИ ЯИЧЕК В ОБОГАЩЁННОЙ ФАКТОРАМИ РОСТА (GDNF, bFGF, EGF, LIF) СРЕДЕ ДАЮТ НАЧАЛО
1) колонии эмбриональных клеток
2) колонии герминальных клеток
3) колиниям эмбриональных и герминальных клеток
4) клеткам-предшественницам

10. ПО РЕЗУЛЬТАТАМ АНАЛИЗА ДОЛГОВРЕМЕННОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ 266 ГЕРМИНАЛЬНЫХ КОЛОНИЙ, УЧЕНЫЕ ПРЕДПОЛОЖИЛИ
1) ЭС-подобные, ГСК и ППК имеют сходное происхождение
2) ЭС-подобные, ГСК и ППК имеют различное происхождение
3) ЭС-подобные клетки и ГСК имеют сходное происхождение
4) ЭС-подобные клетки и ГСК имеют различное происхождение

11. ИССЛЕДОВАТЕЛИ ПРЕДЛАГАЮТ НАЗЫВАТЬ ЭС-ПОДОБНЫЕ КЛЕТКИ МУЛЬТИПОТЕНТНЫМИ ГЕРМИНАЛЬНЫМИ КЛЕТКАМИ (МГК), ДЛЯ ТОГО ЧТОБЫ
1) отличить их от герминальных клеток, дающих начало только половым клеткам
2) отличить их от первичных половых клеток
3) отличить их от эмбриональных стволовых клеток
4) не различать клетки

Эталоны ответов на тестовые задания по теме

№ вопроса
Правильный ответ
№ вопроса
Правильный ответ

1
2
8
2

2
1
9
3

3
4
10
4

4
4
11
1

5
2
12


6
1
13


7
3
14


3. Ситуационные задачи по теме занятия с эталонами ответов.
Задача № 1.
Оплодотворённая яйцеклетка, или зигота, существует около двух недель. В течение этого времени происходит её быстрое дробление и первичная организация клеток в виде бластоцисты, которая погружается в стенку матки. Закладываются структуры, которые обеспечивают питание и защиту организма: амнион, хорион, желточный мешок, плацента, пупочный канатик (пуповина).
1. Как, исходя из критерия потентности клеток, можно условно разделить этот период на два?
2. Как называется этот период?

Задача № 2.
Стволовые клетки, полученные из примордиальных зародышевых клеток (ПЗК), называются эмбриональными герминативными клетками (ЭГК).
1.Предшественниками каких клеток являются ЭГК?
2. Как ЭГК функционируют в эмбриогенезе в яичниках, на последних стадиях пренатального периода?

Задача № 3.
В раннем эмбриогенезе несколько клеток предназначены для того, чтобы стать примодиальными зародышевыми клетками. После миграции в недифференцированные гонады эти клетки дифференцируются в предшественники зародышевых клеток самок или самцов в зависимости от половой дифференцировки гонад.
Что происходит с клетками самок?
Что происходит с клетками самцов?

Задача № 4.
Клетки, вырабатывающиеся в яичках взрослого человека, могут стать реальной альтернативой эмбриональным стволовым клеткам.
Чем это объясняют учёные?
Как эта способность решит проблемы репаративной медицины?
Почему выделение мультипотентных герминальных стволовых клеток взрослого (МГСКВ) у человека может оказаться проблематичным?

Эталоны ответов к ситуационным задачам по теме занятия.
Ответ к задаче №1.
Первый - до стадии бластоцисты – тотипотентные клетки;
второй – до зародыша – плюрипотентнтные клетки.
2. Герминальный.

Ответ к задаче № 2.
1. Эмбриональные герминативные клетками (ЭГК) являются предшественниками клеток спермы и яйцеклеток.
2. Герминативные стволовые клетки в яичниках млекопитающих самоподдерживаются во время эмбриогенеза, к моменту рождения продукция ооцитов заканчивается.

Ответ к задаче № 3.
1. Вступают в мейоз.
2. Арестовываются, когда начинает формироваться семявыносящий тяж, чтобы сформировать яички.

Ответ к задаче № 4.
1. Клетки, которые назвали мультипотентными герминальными стволовыми клетками взрослого, обладают способностью самопроизвольно дифференцироваться в 3 основные типа эмбриональных тканей.
2. В перспективе могут использоваться для "ремонта" поврежденных структур.
3. Так как опыты проводятся на мышах, а между клетками яичек человека и аналогичными клетками мышей имеется ряд существенных различий, считают специалисты.

4. Перечень и стандарты практических умений.
№ п/п
Название практических умений

1
Представить происхождение, закладку и развитие герминальных клеток.

2
Оценить состояние эмбриональных герминальных клеток в культуре.

3
Отличить эмбриональные стволовые клетки от эмбриональных герминальных.


5. Примерная тематика НИРС по теме.
Подготовка рефератов:
1. Происхождение эмбриональных герминальных клеток.
2. Значение культивирования герминальных клеток в репаративной медицине.


Заголовок 215

Приложенные файлы

  • doc 18307718
    Размер файла: 82 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий