Спецкурс «биология стволовых клеток»
1. Программа спецкурса
Вводная лекция. Стволовые клетки – понятия и определения
Эмбриональные стволовые клетки
Индукция плюрипотентности в соматических клетках
Кроветворная стволовая клетка
Мезенхимная стволовая клетка
Стволовые клетки жировой ткани
Стволовые клетки в развитии мышц
Эпителиальные стволовые клетки
Нейральные стволовые клетки
Стволовые клетки сперматогенеза
Стволовые клетки сетчатки глаза
2. План лекций
Вводная лекция. Стволовые клетки (СК) – понятия и определения. История вопроса. Физиологическое и репаративное обновление тканей. Классификация тканей по способности к обновлению. Характеристика и свойства СК. Самоподдержание и дифференцировка СК. Микроокружение («ниши») СК. Мобилизация и хоминг СК. Факторы дифференцировки СК. Методы изучения СК in vitro и in vivo. Пластичность СК. Биология СК и клеточные технологии. Перспективы применения СК в регенеративной медицине.
Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК). Понятие ЭСК. История вопроса. Методы получения. Свойства ЭСК. Молекулярный портрет ЭСК. Поверхностные антигены и поддержание плюрипотентности. Формирование эмбриоидных телец. Мышиные ЭСК. ЭСК человека. Регуляция клеточного цикла ЭСК. Неограниченная пролиферация ЭСК. Исследование дифференцировки ЭСК. Перспективы применения ЭСК в в экспериментальной биологии и регенеративной медицине.
Индукция плюрипотентности в соматических клетках. История вопроса. Методы получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток - иПСК из неплюрипотентных взрослых соматических клеток путем трансфекции генов стволовых клеток Oct3/4, Sox2, c-Myc и Klf4 в фибробласты человека с помощью ретровирусного вектора. Методика введения в клетки генов стволовых клеток посредством кДНК. Перспективы использования иПСК в экспериментальной биологии и регенеративной медицине.
Кроветворная стволовая клетка. История изучения и современные представления о гемопоэзе. Современные представления о структуре кроветворного дифферона. Методы клеточной маркировки и клонирования в исследовании механизмов гемопоэза. Представления о свойствах и методы исследования популяции стволовых кроветворных клеток. Характеристика различных клеток-предшественников, подходы к их исследованию. Метод Тилла и Маккулока. Представление о КОЕ-селезенки как о потомке стволовых клеток. Значение кроветворного микроокружения в поддержании гемопоэза. Современные представления о структуре и функции ниши кроветворной стволовой клетки. Остеобластическая и васкулярная ниши. Основные модели, позволяющие изучать взаимоотношения клеток стромы и гемопоэтических элементов (методы экспериментальной трансплантация кроветворной ткани, культивирование in vitro). Радиационные химеры и их использование в сочетании с современными методами клеточной маркировки (трансгенные животные, иммунноморфологические подходы). Методы культивирования кроветворной ткани in vitro. Методы клонирования кроветворных клеток in vitro. Проблемы регуляции дифференцировок при гемопоэзе. Основные известные факторы дифференцировки. Представление о механизмах действия ростовых факторов. Трансплантация костного мозга. Практические и теоретические проблемы. Патология кроветворения, связанная с аномалиями стромальных и гемопоэтических элементов. Трансгеноз и трансплантация костного мозга как подход к коррекции дефектов кроветворения.
Мезенхимная стволовая клетка: характеристика, потенции к дифференцировке и перспективы клинического использования. История открытия МСК. Понятие о мезенхимных мультипотентных стромальных клетках (ММСК). Современные критерии МСК. Рост МСК in vitro. Адгезивность к пластику. Экспрессия поверхностных маркеров. Потенции к дифференцировке. Остеогенные потенции. Адипогенная дифференцировка. Хондрогенная дифференцировка. Источники получения МСК. Синтетическая и секреторная активность МСК. Кроветворная функция МСК. Иммуномодулирующие свойства МСК. Гистогенетический ряд стромальных клеток. Феномен пластичности МСК и его возможные объяснения. Перспективы применения МСК в регенеративной медицине.
Стволовые клетки стромы жировой ткани (СЖКТ). Принципы выделения и культивирования. Пролиферация и культивирование СЖКТ. Поверхностный иммунофенотип СЖКТ. Иммунологические свойства СЖКТ. Дифференцировочные потенции СЖКТ. Индукции дифференцировок и факторы дифференцировок в остеогенном, адипогенном, хондрогенном, миогенном/кардиомиогенном, эндотелиальном, нейрогенном и др. наравлениях. Перспективы использования СЖКТ в экспериментальной биологии и регенеративной медицине.
Стволовые клетки в развитии мышц. Сателлитные клетки как мышечные стволовые клетки (сМСК). Происхождение в онтогенезе. Основные этапы формирования мышечной системы в раннем онтогенезе. Самоподдержание и дифференцировка сМСК. Культивирование сМСК. Факторы дифференцировки. Биология сателлитных клеток мышц и механизмы восстановления мышечной системы. Сателлитные клетки мышц взрослого человека. Перспективы использования в регенеративной медицине.
Эпителиальные стволовые клетки (ЭСК). Стволовые клетки эпидермиса кожи. Свойства, дифференцировочные маркеры. Дифферон ЭСК. Факторы дифференцировки. Расположение в эпидермисе. Понятие «бальджа». Культивирование ЭСК in vitro. Создание искусственного эпидермиса. Стволовые клетки эпителиальной выстилки кишечника. Обновление в системе крипта-ворсинка.
Нейральные стволовые клетки (НСК). История открытия. Эмбриональный нейрогенез. Нейрогенез во взрослом мозге. Характеристика НСК. Маркеры нейрональной дифференцировки. Ниша НСК. Культивирование НСК. Трансплантация НСК. Нейротрофические факторы. Перспективы использования НСК в регенеративной медицине.
Стволовые сперматогонильные клетки (ССК). Принципиальная схема сперматогенеза. Происхождение ССК в эмбриогенезе. Самообновление и коммитирование ССК. Структура ниши ССК. Взаимодействие ССК и соматических клеток семенника. Механизмы регуляции самообновления и дифференцировки ССК. Действие повреждающих факторов на ССК и клетки ниши. Развитие методов изучения биологии ССК и использование ихв медицине.
Стволовые клетки сетчатки глаза (СКСг). Строение сетчатки глаза у позвоночных животных и млекопитающих. Возможности физиологической и репаративной регенерации сетчатки глаза у низших и высших позвоночных. Проблема отсутствия репаративных возможностей сетчатки глаза у млкопитающих. СКСг низших позвоночных. Источники СКСг у позвоночных и экспериментальные подходы к их изучению и использованию для регенерации сетчатки.