Первичный нейро - и глиогенез

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.