Íîâîñòè êëåòî÷íûõ òåõíîëîãèé 17 Ïðîãåíèòîðíûå êëåòêè êîñòíîãî ìîçãà ó÷àñòâóþò â ìåòàñòàçèðîâàíèè çëîêà÷åñòâåííûõ îïóõîëåé  ïîñëåäíåå âðåìÿ áûëî ïîêàçàíî, ÷òî «âçðîñëûå» ñòâîëîâûå è çëîêà÷åñòâåííûå êëåòêè õàðàêòåðèçóþòñÿ ðÿäîì îáùèõ ïðèçíàêîâ. Èññëåäîâàòåëè óêàçûâàþò íà ýêñïðåññèþ íåêîòîðûõ îáùèõ ìàðê¸ðîâ, â ÷àñòíîñòè, Oct-4 è CD133 [1, 2] è ìèãðàöèþ ïî îäíîé è òîé æå îñè SDF-1 - CXCR4 [3]. Êëåòêè êîñòíîãî ìîçãà ìîãóò ó÷àñòâîâàòü â ôîðìèðîâàíèè îïóõîëåé [4, 5], óñèëèâàÿ â íèõ àíãèîãåíåç [6, 7] è, âîçìîæíî, ñïîñîáñòâóÿ ìèãðàöèè è àäãåçèè çëîêà÷åñòâåííûõ êëåòîê [6, 8]. Îäíàêî, ìåõàíèçìû âçàèìîäåéñòâèÿ îïóõîëè è êëåòîê êîñòíîãî ìîçãà ïðè ðàçâèòèè ïåðâè÷íîãî èëè ìåòàñòàòè÷åñêîãî ðàêà, îñòàþòñÿ íå èçó÷åííûìè.  èññëåäîâàíèè, îïóáëèêîâàííîì â æóðíàëå Nature, îïèñûâàåòñÿ ó÷àñòèå ãåìîïîýòè÷åñêèõ ïðîãåíèòîðíûõ êëåòîê êîñòíîãî ìîçãà â îáðàçîâàíèè ìåòàñòàòè÷åñêîé íèøè è ïðîãðåññèè îïóõîëè. Àâòîðû ïðåäïîëîæèëè, ÷òî ìåòàñòàçèðîâàíèþ çëîêà÷åñòâåííûõ êëåòîê ïðåäøåñòâóåò è ñïîñîáñòâóåò ìèãðàöèÿ ïðîãåíèòîðíûõ êëåòîê êîñòíîãî ìîçãà. Äëÿ ïðîâåðêè ãèïîòåçû îáðàçîâàíèÿ ïðåìåòàñòàòè÷åñêîé íèøè ïðîãåíèòîðíûìè êëåòêàìè àâòîðû âûïîëíÿëè òðàíñïëàíòàöèè êîñòíîãî ìîçãà, íåñóùåãî ãåíåòè÷åñêóþ ìåòêó (beta-gal èëè GFP), ëåòàëüíî îáëó÷¸ííûì ìûøàì. ×åðåç 4 íåäåëè, ïîñëå âîññòàíîâëåíèÿ êîñòíîãî ìîçãà, âûïîëíÿëè âíóòðèêîæíóþ èìïëàíòàöèþ çëîêà÷åñòâåííûõ ëèíèé - ëåãî÷íîé êàðöèíîìû Ëüþèñà (LLC), õàðàêòèðèçóþùåéñÿ òèïè÷íûì ìåòàñòàçèðîâàíèåì â ë¸ãêèå, è ìåëàíîìû (B16), õàðàêòåðèçóþùåéñÿ ìíîæåñòâåííûì äèññåìèíèðîâàííûì ìåòàñòàçèðîâàíèåì. ×åðåç 2 íåäåëè ïîñëå èìïëàíòàöèè îïóõîëè LLC â ë¸ãêèõ îáíàðóæèâàëè êëàñòåðû (ñêîïëåíèÿ) ìå÷åíûõ êëåòîê êîñòíîãî ìîçãà, íî íå ìåòàñòàçû. Îäíàêî íà 18-é äåíü îáíàðóæèâàëè ìåòàñòàçû LLC â ë¸ãêèõ â òåõ æå îáëàñòÿõ, êóäà äî ýòîãî ìèãðèðîâàëè êëåòêè êîñòíîãî ìîçãà (ÊÊÌ). Áîëåå 95% çëîêà÷åñòâåííûõ êëåòîê ìåòàñòàçîâ â ë¸ãêèõ áûëî àññîöèèðîâàíî ñ GFP+ ÊÊÌ. Òàêèì îáðàçîì, êëåòêè, ìèãðèðîâàâøèå èç êîñòíîãî ìîçãà, îáðàçóþò ìåòàñòàòè÷åñêóþ íèøó äëÿ çëîêà÷åñòâåííûõ êëåòîê. Îêàçàëîñü, ÷òî ñàéò ôîðìèðîâàíèÿ ïðåìåòàñòàòè÷åñêîé íèøè ÷¸òêî çàâèñåë îò âèäà îïóõîëè è, ïî-âèäèìîìó, îáóñëîâëåí áèîõèìè÷åñêèìè ñèãíàëàìè, «óêàçûâàþùèìè» ïóòü ìåòàñòàçèðîâàíèÿ. Òàê, ââåäåíèå ñðåäû, êîíäèöèîíèðîâàííîé êëåòêàìè B16, ïðèâîäèëî ê ìîáèëèçàöèè ÊÊÌ â êðîâîòîê è îáðàçîâàíèþ ïðåìåòàñòàòè÷åñêèõ íèø, õàðàêòåðíûõ äëÿ ýòîé îïóõîëè ëîêàëèçàöèé, ÷òî áûëî ïîäòâåðæäåíî ïîñëåäóþùåé âíóòðèâåííîé òðàñíïëàíòàöèåé B16. Ñàéòû ìèãðàöèè ÊÊÌ ÷¸òêî ñîîòâåòñòâîâàëè òèïè÷íûì (ïðèðîäíûì) ïóòÿì ìåòàñòàçèðîâàíèÿ LLC - ë¸ãêèå, ïå÷åíü è B16 ïå÷åíü, ñåëåç¸íêà, ïî÷êè, ÿè÷êè.  îñòàëüíûõ îðãàíàõ êëàñòåðû ÊÊÌ è ìåòàñòàçû îáíàðóæåíû íå áûëè.  ñèñòåìå in vitro àâòîðû èäåíòèôèöèðîâàëè ðÿä ôàêòîðîâ (VEGF, PIGF, CXCR4), ýêñïðåññèðóåìûõ è ñèíòåçèðóåìûõ êëåòêàìè îïóõîëè â êóëüòóðå è îáóñëîâëèâàþùèìè èõ õåìîòàêñèñ â íèøó. Òàêèì îáðàçîì, ñïåöèôè÷åñêèå îïóõîëü-àññîöèèðîâàííûå áèîõèìè÷åñêèå ñèãíàëû çàïóñêàþò ïðîöåññû ìèãðàöèè êëåòîê êîñòíîãî ìîçãà, èõ àäãåçèè è ôîðìèðîâàíèÿ íèøè â îðãàíå-ìèøåíè áóäóùåãî ìåòàñòàçà. Èññëåäîâàòåëè ÷¸òêî èäåíòèôèöèðîâàëè ôåíîòèï ÊÊÌ, ó÷àñòâóþùèõ â îáðàçîâàíèè ïðåìåòàñòàòè÷åñêîé íèøè. Ýòè êëåòêè õàðàêòåðèçîâàëèñü âûñîêèì óðîâíåì ýêñïðåññèè ðåöåïòîðà ê ôàêòîðó ðîñòà ýíäîòåëèÿ I òèïà (VEGFR-1). Èçâåñòíî, ÷òî VEGFR-1 ÿâëÿåòñÿ ìàðê¸ðîì ãåìîïîýòè÷åñêèõ êëåòîê, â îòëè÷èå îò VEGFR-2 (flk-1), êîòîðûé ýêñïðåññèðîâàí â îñíîâíîì íà ýíäîòåëèàëüíûõ êëåòêàõ êîñòíîãî ìîçãà [6]. Cóáïîïóëÿöèè VEGFR-1+ êëåòîê òàêæå êîýêñïðåññèðîâàëè è äðóãèå ìàðê¸ðû - ãåìîïîýòè÷åñêèå è «ñòâîëîâûå» ìàðê¸ðû - CD133, CD34 è CD117 (ñ-kit). Èñõîäÿ èç êëåòî÷íîãî ôåíîòèïà, àâòîðû ïîêàçàëè äèíàìèêó ìèãðàöèè êëåòîê â ïðåìåòàñòàòè÷åñêóþ íèøó: 1) VEGFR-1+/VEGFR-2-/CD31-; 2) VEGFR-2+; 3) îïóõîëåâûå êëåòêè. Âåäóùàÿ ðîëü VEGFR-1+ êëåòîê áûëà äîêàçàíà åù¸ è òåì, ÷òî òîëüêî òðàíñïëàíòàöèÿ èõ î÷èùåííîé ñîðòèíãîì ôðàêöèè (íî íå íåôðàêöèîíèðîâàííîãî è VEGFR1íåãàòèâíîãî êîñòíîãî ìîçãà) ïðèâîäèëà ê ôîðìèðîâàíèþ ïðåìåòàñòàòè÷åñêîé íèøè. Íàçíà÷åíèå àíòè-VEGFR-1 (íî íå àíòè-VEGFR-2) àíòèòåë ïîñëå èìïëàíòàöèè îïóõîëè, ïîëíîñòüþ ïðåäîòâðàùàëî ðàçâèòèå ìåòàñòàçèðîâàíèÿ îáåèõ ëèíèé. Íàçíà÷åíèå àíòè-VEGFR-2 àíòèòåë íå ïðåäîòâðàùàëî, íî óìåíüøàëî ìåòàñòàçèðîâàíèå, à ââåäåíèå êîìáèíàöèè ýòèõ àíòèòåë òàêæå áëîêèðîâàëî íå òîëüêî ìåòàñòàçèðîâàíèå, íî è ðàçâèòèå ñàìîé íèøè (êëàñòåðîâ) ïåðåä íà÷àëîì ìèãðàöèè îïóõîëåâûõ êëåòîê. Òàêèì îáðàçîì, âåäóùóþ ðîëü â ïðîöåññå ôîðìèðîâàíèÿ ïðåìåòàñòàòè÷åñêîé íèøè èãðàþò VEGFR-1+ ãåìîïîýòè÷åñêèå êëåòêè êîñòíîãî ìîçãà. Ñõåìà ýêñïåðèìåíòà Êëåòî÷íàÿ òðàíñïëàíòîëîãèÿ è òêàíåâàÿ èíæåíåðèÿ ¹ 1 (3), 2006 18 Íîâîñòè êëåòî÷íûõ òåõíîëîãèé VEGFR-1+ êëåòêè áûëè òàêæå îáíàðóæåíû â ïåðâè÷íûõ è ìåòàñòàòè÷åñêèõ îïóõîëÿõ ÷åëîâåêà è ó òðàíñãåííûõ ïî ñ-Myc ìûøåé, ñïîíòàííî ôîðìèðóþùèõ ëèìôîìó, ïðè÷¸ì àâòîðû óêàçûâàþò, ÷òî ñêîïëåíèå ýòèõ êëåòîê ïðåäøåñòâîâàëî ìåòàñòàçèðîâàíèþ è ïðîãðåññó îïóõîëè.  àíàëîãè÷íûõ áèîïòàòàõ îò ëþäåé áåç çëîêà÷åñòâåííûõ íîâîîáðàçîâàíèé VEGFR-1+ êëåòêè îáíàðóæåíû íå áûëè. Äîïîëíèòåëüíî àâòîðû îïèñûâàþò öåëûé ðÿä áåëêîâ è ôàêòîðîâ, êîòîðûå àññîöèèðîâàíû ñ ìèãðàöèåé (ýêñïðåññèÿ ôèáðîíåêòèíà è SDF-1 ñòðîìàëüíûìè êëåòêàìè íèøè), àäãåçèåé (VLA-4, MMP9, Id3) è îáðàçîâàíèåì êëàñòåðîâVEGFR-1+ êëåòêàìè. Ðîëü ýòèõ ôàêòîðîâ áûëà ïîäòâåðæäåíà â òîì ÷èñëå è in vitro òåñòàìè íà õåìîòàêñèñ (Transwell). Òàêèì îáðàçîì, àâòîðû ðàáîòû ïîäðîáíî èçó÷èëè äèíàìèêó êëåòî÷íûõ ñîáûòèé, îáóñëàâëèâàþùèõ ïðîöåññ ìåòàñòàçèðîâàíèÿ çëîêà÷åñòâåííûõ êëåòîê è ïîêàçàëè, ÷òî îäíó èç âåäóùèõ ðîëåé â ýòîì ìîãóò èãðàòü ãåìîïîýòè÷åñêèå êëåòêè êîñòíîãî ìîçãà, îáðàçóÿ òàê íàçûâàåìóþ ïðåìåòàñòàòè÷åñêóþ íèøó.  îáùåì ýòîò ïðîöåññ ìîæíî îïèñàòü êàê öåïü áèîõèìè÷åñêèõ ðåàêöèé, çàïóñêàåìûõ ôàêòîðàìè, ñèíòåçèðóåìûìè îïóõîëüþ (VEGFR, PIGF) è îáóñëîâëèâàùèìè ëîêàëüíóþ ïîâûøåííóþ ýêñïðåññèþ ôàêòîðîâ õåìîòàêñèñà (ôèáðîËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ: 1. Tai M.-H., Chang C.-C., Olson L.K., Trosko J.E. Oct4 expression in adult human stem cells: evidence in support of the stem cell theory of carcinogenesis. Carcinogenesis doi:10.1093/carcin/bgh321. 2. Singh S.K., Hawkins C., Clarke I.D. et al. Identification of human brain tumor initiating cells. Nature 2004; 432: 396-401. 3. Kucia M., Reca R., Miekus K. et al. Trafficking of normal stem cells and metastasis of cancer stem cells involve similar mechanisms: pivotal role of the SDF-1-CXCR4 axis. Stem Cells 2005; 23(7): 879-94. 4. Coussens L., Tinkle C., Hanahan D., Werb Z. MMP-9 supplied by bone marrowderived cells contributes to skin carcinogenesis. Cell 2000: 103: 48190 5. Houghton J., Stoicov C., Nomura S. et al. Gastric ñancer originating from íåêòèí, SDF-1) äëÿ ãåìîïîýòè÷åñêèõ êëåòîê êîñòíîãî ìîçãà â îðãàíå-ìèøåíè. Ïåðâè÷íàÿ ìèãðàöèÿ VEGFR-1+ êëåòîê ïî õåìîòàêñè÷åñêèì îñÿì çàêàí÷èâàåòñÿ àäãåçèåé (ïðè ó÷àñòèè VLA-4, MMP9, Id3) è îáðàçîâàíèåì ïðåìåòàñòàòè÷åñêîé íèøè. Çàòåì íà÷èíàåòñÿ ìèãðàöèÿ VEGFR-2+ êëåòîê, îáóñëîâëèâàþùèõ àíãèîãåíåç è çàêàí÷èâàþùèõ ôîðìèðîâàíèå íèøè. Ôèíàëîì ïðîöåññà ñëóæèò ìèãðàöèÿ çëîêà÷åñòâåííûõ êëåòîê è ôîðìèðîâàíèå çðåëîãî ìåòàñòàçà. Òåì íå ìåíåå, êëåòî÷íî-ìîëåêóëÿðíûå ìåõàíèçìû ìèãðàöèè è ìåòàñòàçèðîâàíèÿ îïóõîëåâûõ êëåòîê îñòàþòñÿ äî êîíöà íå èçó÷åííûìè.  ðàáîòå íå èçó÷àëñÿ ôåíîìåí ñëèÿíèÿ îïóõîëåâûõ è ñòâîëîâûõ êëåòîê êîñòíîãî ìîçãà, êàê âîçìîæíûé ìåõàíèçì îáðàçîâàíèÿ çðåëîãî ìåòàñòàçà (îïóõîëè) [5, 9]. Èçó÷åíèå áèîõèìè÷åñêèõ ôàêòîðîâ, îáóñëîâëèâàþùèõ õåìîòàêñèñ è ìèãðàöèþ ãåìîïîýòè÷åñêèõ è îïóõîëåâûõ êëåòîê, èõ àäãåçèþ è ôîðìèðîâàíèå êëàñòåðîâ, â áóäóùåì ìîæåò ïîçâîëèòü ñåëåêòèâíî áëîêèðîâàòü ïðîöåññ ìåòàñòàçèðîâàíèÿ è íàìåòèòü íîâûå ìèøåíè òåðàïèè ðàêà. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ðåçóëüòàòû ýòîé ðàáîòû ìîãóò óêàçàòü íà âîçìîæíûå ïóòè è ñèãíàëüíûå îñè ìèãðàöèè êëåòîê êîñòíîãî ìîçãà ïðè ðàçâèòèè âîñïàëåíèÿ è ðåãåíåðàöèè ïîâðåæä¸ííîé òêàíè. bone marrow-derived cells. Science 2004; 306: 1568-71. 6. Lyden D., Hattori K., Dias S. et al. Impaired recruitment of bone-marrowderived endothelial and hematopoietic precursor cells blocks tumour angiogenesis and growth. Nature Med. 2001; 7: 1194201. 7. De Palma M., Vinneri M.A., Roca C., Naldini L. Targeting exogenous genes to tumour angiogenesis by transplantation of genetically modified hematopoietic cells. Nature Med. 2003; 9: 789-95. 8. Neeson P., Thurlow P., Jamieson G., Bradley C. Lymphocyte-facilitated tumour cell adhesion to endothelial cells: the role of high affinity leukocyte integrins. Pathology 2003; 35: 505. 9. Bjerkvig R., Tysnes B.B., Aboody K.S. et al. Opinion: the origin of the cancer stem cell: current controversies and new insights. Nat. Rev. Cancer 2005; 5(11): 899-904. Ïîäãîòîâèë À.Â. Áåðñåíåâ Ïî ìàòåðèàëàì Nature 2005; 438: 820-7 Íàïðàâëåííàÿ äèôôåðåíöèðîâêà ýìáðèîíàëüíûõ ñòâîëîâûõ êëåòîê ÷åëîâåêà â ýíòîäåðìó Îäíîé èç íàèáîëåå ñëîæíûõ çàäà÷ â ðàçâèòèè ìåòîäîâ íàïðàâëåííîé äèôôåðåíöèðîâêè ýìáðèîíàëüíûõ ñòâîëîâûõ êëåòîê (ÝÑÊ) ñ÷èòàåòñÿ èíäóêöèÿ èõ ðàçâèòèÿ ïî ýíòîäåðìàëüíîìó ïóòè. Âìåñòå ñ òåì, ðåøåíèå ýòîé ïðîáëåìû ïîçâîëèò âïëîòíóþ ïîäîéòè ê ïîëó÷åíèþ êëåòîê ïîäæåëóäî÷íîé æåëåçû è ïå÷åíè äëÿ èõ ïîñëåäóþùåé òðàíñïëàíòàöèè áîëüíûì ëþäÿì. Îá àêòóàëüíîñòè òàêîé ðàáîòû ãîâîðèò õîòÿ áû òîò ôàêò, ÷òî ÷èñëî ñòðàäàþùèõ ñàõàðíûì äèàáåòîì 1-ãî òèïà ïðèáëèæàåòñÿ âî âñåì ìèðå ê 60 ìëí. Íåäàâíî ãðóïïà êàëèôîðíèéñêèõ èññëåäîâàòåëåé èç êîìïàíèè CyThera Inc. çàÿâèëà, ÷òî ïîëó÷èëà îáíàäåæèâàþùèå ðåçóëüòàòû â ýòîì íàïðàâëåíèè [1].  õîäå îíòîãåíåçà ýíòîäåðìà ìëåêîïèòàþùèõ îáîñîáëÿåòñÿ â ïåðâóþ ôàçó ãàñòðóëÿöèè â õîäå äåëÿìèíàöèè (ðàññëîåíèÿ ýïèáëàñòà ñ îáðàçîâàíèåì ýêòî- è ýíòîäåðìû).  äàëüíåéøåì, â ñîîòâåòñòâèè ñ ó÷åíèåì Í.Ã. Õëîïèíà, ýòîò çàðîäûøåâûé ëèñòîê äàåò íà÷àëî ýïèòåëèÿì ýíòîäåðìàëüíîãî òèïà ýïèòåëèþ æåëóäêà, êèøå÷íèêà, ïå÷åíè, æåë÷åâûâîÊëåòî÷íàÿ òðàíñïëàíòîëîãèÿ è òêàíåâàÿ èíæåíåðèÿ ¹ 1 (3), 2006 äÿùèõ ïóòåé è æåë÷íîãî ïóçûðÿ, ïîäæåëóäî÷íîé æåëåçû (ðèñ.). Åùå â ñåðåäèíå ÕÕ âåêà áûëî îòìå÷åíî, ÷òî ýïèòåëèè ýòîãî òèïà ïëîõî ïîääàþòñÿ êóëüòèâèðîâàíèþ in vitro [2]. Òðàäèöèîííîé ìîäåëüþ äëÿ èçó÷åíèÿ ýíòîäåðìàëüíîãî ýïèòåëèÿ ñëóæèò ýïèòåëèé æåëòî÷íîãî ìåøêà, ÷òî, åñòåñòâåííî, ó÷èòûâàåò èõ ãèñòîãåíåòè÷åñêîå åäèíñòâî (ñì. ðèñ.). Èìåííî ñ ýòèìè êëåòêàìè áûëè ïðîâåäåíû ýêñïåðèìåíòû ïî íàïðàâëåííîé äèôôåðåíöèðîâêå ïîä âëèÿíèåì ôàêòîðîâ ìèêðîîêðóæåíèÿ ìóëüòèïîòåíòíûõ ìåçåíõèìàëüíûõ ñòðîìàëüíûõ êëåòîê (ÌÌÑÊ) [3]. Ïîêàçàíî, ÷òî â îòñóòñòâèè âëèÿíèÿ ìåçåíõèìû êëåòêè ýíòîäåðìû äèôôåðåíöèðóþòñÿ â êëåòêè ñëèçèñòîãî òèïà, íî òîëüêî ïðè êîêóëüòèâèðîâàíèè ñ ÌÌÑÊ â òèïè÷íûå ýíòåðîöèòû ñ âûðàæåííîé ùåòî÷íîé êàåìêîé.  ïîñëåäíåå âðåìÿ óäàëîñü íàáëþäàòü îáðàçîâàíèå ñëîÿ êëåòîê â êóëüòóðå ñ ñèíòåçîì ìîðôîôóíêöèîíàëüíî ïîëíîöåííîé áàçàëüíîé ìåìáðàíû [4, 5]. Ðÿä èññëåäîâàòåëåé ñ÷èòàåò, ÷òî äëÿ ïåðñïåêòèâíîãî êëèíè÷åñêîãî ïðèìåíåíèÿ ðàáîòû ñ ÝÑÊ ïðåäñòàâëÿþòñÿ