Ксенотрансплантация стволовых клеток мышей-доноров пойкилотермным гидробионтам как метод коррекции патологий и повышения репродуктивной активности

Область применения эмбриональных и фетальных СК ограничена из-за их разнонаправленной дифференцировки в организме реципиента с образованием тератом и тератокарцином, а также по этическим соображениям. Поэтому более широко используются стволовые клетки взрослого организма (постнатальные), которые подразделяют на гемопоэтические, мезенхимальные стромальные и тканеспецифичные прогениторные клетки-предшественники. Гемопоэтические стволовые клетки (ГСК) обладают способностью к колониеобразованию и длительному самоподдержанию. Мезенхимальные стромальные стволовые клетки являются предшественниками целого ряда тканей и имеют широкий спектр возможного применения в регенеративной медицине. Тканеспецифичные прогениторные клетки-предшественники замещают погибшие клетки в организме и отвечают за обновление тканей. Гемопоэтические стволовые клетки применяются для трансплантации и специализированной помощи больным с различными первичными и рецидивными онкологическими, гематологическими, иммунологическими и другими заболеваниями. Наиболее эффективной является аутогенная трансплантация, так как риск отторжения трансплантата минимальный. Широкое применение нашла аллотрансплантация СК. Однако при этом требуется специальная подготовка реципиента и совместимость с донором. Ксеногенная трансплантация стволовых клеток является перспективным, но наименее разработанным методом лечения. Это связано с различиями генотипа и того, что встраивания клеток донора в организм реципиента не происходит. Показано, что при ксенотрансплантации стволовых и прогениторных клеток млекопитающих доноров низшим позвоночным и беспозвоночным пойкилотермным гидробионтам с искусственно вызванной патологией происходит регенерация и восстановление поврежденных органов. Введенные в организм половозрелых речных раков и аксолотлей стволовые клетки мышей-доноров стимулируют репродуктивную активность реципиентов. Гидробионты могут явиться потенциальными источниками стволовых клеток. Результаты исследований открывают перспективы использования стволовых клеток в медицинской и ветеринарной практике.

1. Грицаев С.В., Павлова И.Е., Семенова Н.Ю. Отдельные аспекты трансплантации гемопоэтических стволовых клеток онкогематологическим больным // Вестник гематологии, 2015. т. 11, № 3. С. 9-21.

2. Иванов А. А. Использование органов животных для трансплантации человеку (ксенотрансплантология). В кн.: Этология с основами зоопсихологии // СПб.: Лань, 2013. С. 608-617.

3. Касинская Н.В., Степанова О.И., Каркищенко Н.Н., Каркищенко В.Н., Семенов Х.Х, Бескова Т.Б., Капанадзе Г.Д., Ревякин А.О., Деньгина С.Е. Ген зеленого белка как маркер при трансплантации стволовых и прогениторных клеток костного мозга // М.: Биомедицина, 2011. № 2. С. 30-34.

4. Корочкин Л.И, Ревищин Ф.В, Охотин В.Е. Нейральные стволовые клетки и их значение в восстановительных процессах в нервной системе // Морфология. Обзорные и общетеоретические статьи. 2005. С. 7-16.

5. Криворучко Н.А. Основные свойства и перспективы применения фетальных стволовых клеток // Клиническая медицина Казахстана, 2012. № 2(25). С. 133-136.

6. Пронина Г.И., Корягина Н.Ю., Ревякин А.О., Капанадзе Г.Д. Степанова О.И. Баранова О.В. Касинская Н.В. Трансплантация клеток костного мозга мышей рыбам и речным ракам // Международный научно-исследовательский журнал: Сборник по результатам VII заочной научной конференции Research Journal of International Studies. Екатеринбург: МНИЖ, 2014. № 1(20) Часть 1. С. 17-18.

7. Пронина Г.И., Корягина Н.Ю., Ревякин А. О., Степанова О.И., Курищенко Ж.О., Петрова Н.В. Использование гидробионтов в качестве альтернативных биомоделей // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. СПб. 2017. Russian journal of physiology (formerly I.M. Sechenov Physiological Journal). 103 N8. С.912-929.

8. Пронина Г.И., Ревякин А.О., Корягина Н.Ю., Капанадзе Г.Д., Степанова О.И. Курищенко Ж.О. Влияние стволовых клеток на репродуктивную функцию речных раков // Биомедицина, 2015. № 1. C. 81-84.

9. Расулов М.Ф. Использование мезенхимальных стволовых клеток костного мозга и эмбриональных фибробластов в лечении ожоговых ран // Тихоокеанский мед. журнал, 2004. № 1(15). С 7-9.

10. Репин B.C., Сабурина И.Н. Эмбриональные и взрослые стволовые клетки: место в современной медицине // Лаб. медицина. 2006. № 8. С 33-41.

11. Романенков Н.С., Мовчан К.Н. Результаты применения мезенхимальных стволовых клеток из аутологичной жировой ткани в пластической и реконструктивной хирургии (обзор литературы) // Вестник СПбГУ: Медицина, 2016. Сер. 11, Вып. 4. С. 85-95.

12. Степанова О.И., Касинская Н.В., Баранова О.В., Семенов Х.Х, Ревякин А.О. Метод культивации и фенотипическая характеристика гемопоэтических клеток костного мозга (мононуклеарной фракции) от доноров с геном зеленого белка // М.: Биомедицина, 2013. № 3. С. 91-94.

13. Сухинич К.К., Подгорный О.В., Александрова М.А. Иммуногистохимический анализ развития суспензионных и тканевых нейротрансплантатов // Известия РАН. Серия биологическая. М.: Наука. 2011. № 6. С. 659-669.

14. Сухих Г.Г., Малайцева В.В., Богданова И.М. Перспектива использования фетальных/прогенетивных клеток человека клеточной терапии // Клеточные технологии в биологии и медицине. Изд-во РАМН, 2008. № 1. С. 5-14.

15. Хавинсон В.Х., Кветной И.М., Южаков В.В. Попучиев В.В., Коновалов С.С. Пептидергическая регуляция гомеостаза. СПб: Наука, 2003. 190 с.

16. Ярыгин Е.И., Алямовский В.В., Шестакова Л.А. Технология получения концентрата стволовых клеток пуповинной крови для использования в стоматологии: метод, рекомендации для интернов, ординаторов по специальности «Стоматология общей практики». Красноярск: КрасГМУ, 2014. 28 с.

17. Ader M., & Tanaka E.M. Modeling human development in 3D culture // Current Opinion in Cell Biology, 2014. Vol. 31. P. 23-28.

18. Alvarez-Dolado M., Pardal R., Garcia-Verdugo J.M, Fike JR, Lee HO, Pfeffer K, Lois C, Morrison SJ, Alvarez-Buylla A. Fusion of bone-marrow-derived cells with Purkinje neurons, cardiomyocytes and hepatocytes // Nature, 2003. Vol. 425. Р. 968-972.

19. Banerjee M., Kumar A., Bhonde R.R. Reversal of experimental diabetes by multiple bone marrow transplantation // Biochem. Biophys. Res. Commun, 2005. Vol. 328(1). P. 318-325.

20. Bjorklund A., Lindvall O. Cell replacement therapies for central nervous system disorders // Nature Neuroscience, 2000. Vol. 3. P. 537-44.

21. Bonnet D. Hematopoietic stem cell niche, Vol. 1 // Advances in stem cells and their niches. English: Academic Press. 2017. 186 p.

22. Chen L.B., Jiang X.B., Yang L. Differentiation of rat marrow mesenchymal stem cells into pancreatic islet beta-cells // World J. Gastroenterol, 2004. Vol. 10(20). P. 3016-3020.

23. Chiu C.H., Su L.H., Chu C, Chia J.H., Wu T.L., Lin T.Y, Lee Y.S., Ou J.T, Isolation of Salmonella enterica serotype choleraesuis resistant to ceftriaxone and ciprofloxacin // Lancet. 2004. Vol. 363(9417). P. 1285-1286.

24. Gershon A.A., Steinberg S., Gelb L. Live attenuated varicella vaccine: protection in healthy adults in comparison to leukemic children. // J. Infect. Dis.1990, Vol. 161. P. 661-666.

25. Greenbaum A., Hsu Y.M, Day R.B, Schuettpelz L.G, Christopher M.J, Borgerding J.N, Nagasawa T, Link D.C. CXCL12 in early mesenchymal progenitors is required for haematopoietic stem-cell maintenance // Nature, 2013. Vol. 495(7440). P. 227-30. doi: 10.1038/nature11926.

26. Haller MJ., Wasserfall CH, McGrail KM, Cintron M, Brusko TM, Wingard JR, Kelly SS, Shuster J.J, Atkinson MA, Schatz DA. Autologous umbilical cord blood transfusion in very young children with type 1 diabetes // Diabetes Care, 2009. Vol. 32(11):2041-2046. doi: 10.2337/dc09-0967.

27. Horwitz E.M., Gordon P.L., Koo W.K., Marx J.C., NeelM.D., McNall R.Y., Muul L. and Hofmann T. Isolated allogeneic bone marrow-derived mesenchymal cells engraft and stimulate growth in children with osteogenesis imperfecta: Implications for cell therapy of bone // Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2002. Vol. 99. P. 8932-8937. doi: 10.4236/ oalib.1101505

28. Izumida Y., Aoki T., Yasuda D. et al. Hepatocyte growth factor is constitutively produced by donor-derived bone marrow cells and promotes regeneration of pancreatic beta-cells // Biochem. Biophys. Res. Commun, 2005. Vol. 333(1). P. 273-282.

29. Johansen R., Needham J.R., Colquhoun. D.J., Poppe T.T., Smith A.J. Guidelines for health and welfare monitoring of fish used in research. // Laboratory Animals, 2006. Vol. 40. P. 323-340.

30. Keirstead H.S., Nistor G., Bernal G., Totoiu M., Cloutier F., Sharp K., Steward O. Human Embryonic Stem Cell-Derived Oligodendrocyte Progenitor Cell Transplants Remyelinate and Restore Locomotion after Spinal Cord Injury // Journal of Neuroscience, 2005, Vol. 25(19) 4694-4705; doi: https://doi.org/10.1523/JNEUR0SCI.0311-05.2005

31. Kinnaird T., Stabile E., Burnett M.S, Lee CW, Barr S, Fuchs S, Epstein SE. Marrow-derived stromal cells express genes encoding a broad spectrum of arteriogenic cytokines and promote in vitro and in vivo arteriogenesis through paracrine mechanisms // Circ. Res, 2004. Vol. 94(5). P. 687-692.

32. Lee R.H., SeoM.J., Reger R.L. Spees JL, Pulin AA, Olson SD, Prockop D.J. Multipotent stromal cells from human marrow home to and promote repair of pancreatic islets and renal glomeruli in diabetic NOD/scid mice/USA // Proc. Natl. Acad. Sci., 2006. Vol. 103(46). P. 17438-17443.

33. Lendahl U, Zimmerman LB, McKay RD. CNS stem cells express a new class of intermediate filament protein. Cell, 1990 Vol. 60(4). P. 585-95.

34. Ohga S., Kudo K., Ishii E. Honjo S, Morimoto A, Osugi Y, Sawada A, Inoue M, Tabuchi K, Suzuki N, Ishida Y, Imashuku S, Kato S, Hara T. Hematopoietic stem cell transplantation for familial hemophagocytic lymphohistiocytosis and Epstein-Barr virus-associated hemophagocytic lymphohistiocytosis in Japan. // Pediatr Blood Cancer, 2010. Vol. 54. P. 299-306.

35. Pettinger M.F., Martin B.J. Mesenchimal stem cells and their potential as cardiac therapeutics // Circ. Res, 2004. Vol. 95. P. 9-20.

36. Pronina G.I., Koryagina N.Yu., Revyakin A.O., Stepanova O.I., Kurischenko J.O., Petrova N.V Recovery of the organism of poikilothermic hydrobionts using mammalian stem cells // Human & Veterinary Medicine Open Access International Journal of the Bioflux Society, 2018. Vol. 10. Issue 1. P. 10-15.

37. Rais Y., Zviran A., Geula S., Gafni O., Chomsky E., Viukov S., Mansour A.A.F., Caspi I., Krupalnik V., Zerbib M., Maza I., Mor N., Baran D., Weinberger L., Jaitin D.A., Lara-Astiaso D., Blecher-Gonen R., Shipony Z., Mukamel Z., Hagai T., Gilad S., Amann-Zalcenstein D., Tanay A., Amit I., Novershtern N., Hanna J.H. Deterministic direct reprogramming of somatic cells to pluripotency // Nature, 2013. Vol. 502(7469). P. 65-70. doi: 10.1038/nature12587

38. Sonnenberg E., Meyer D., Weidner K.M., Birchmeier C. Scatter factor hepatocyte growth factor and its receptor, the c-Met tyrosine kinase, can mediate a signal exchange between mesenchyme and epithelia during mouse development // J. Cell Biol. 1993. Vol. 123(1). P. 223-235.

39. Sottile V. Bone marrow as a source of stem cells and germ cells? Perspectives for transplantation // Cell and Tissue Research, 2007. Vol. 328 (1). P. 1-5.

40. Williams S., Anderson W.C., Santaguida M.T., Dylla S.J. Patient-derived xenografts, the cancer stem cell // Lab Invest, 2013. Vol. 93. P. 970-982.

41. Zeng W, Chen G, Kajigaya S., Nunez O, Charrow A, Billings EM, Young NS. Gene expression profiling in CD34 cells to identify differences between aplastic anemia patients and healthy volunteers. // Blood, 2004. Vol. 103. P. 325-332.

42. Zhao R.C., Liao L., Han Q. Mechanisms and perspectives on the mesenchymal stem cell in immunotherapy // J. Lab. Clin. Med., 2004. Vol. 143. P. 284-291.