Том 54, № 4 (2023)

Плюрипотентные стволовые клетки (ПСК) человека в условиях in vitro находятся в наивном или праймированном состоянии плюрипотентности. Находясь в том или ином состоянии, ПСК имеют различные потенциалы дифференцировки во внезародышевые и зародышевые клетки эмбриона. Наивные ПСК по профилю экспрессии и эпигенетическому паттерну генома сравнимы с клетками внутренней клеточной массы бластоцисты. В то же время, праймированные ПСК по своим характеристикам схожи с клетками постимплантационного эпибласта. Репрограммирование праймированных ПСК в наивное состояние и поддержание этого состояния при культивировании является инструментом для изучения эпигенетических процессов преимлантационного развития эмбриона человека, а также механизмов дифференцировки ПСК в производные зародышевых листков и внезародышевых тканей эмбриона. Целью нашего исследования было репрограммирование праймированных индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) человека в наивное состояние плюрипотентности, а в дальшейшем получение культуры ИПСК, гомогенной по состоянию плюрипотентности. Благодаря разработанному нами протоколу, удалось получить ИПСК, близкие к наивному состоянию. Протокол включает применение ростовых факторов FGF2, TGFβ1 и ингибирования GSK3β и сигнального пути MEK/ERK (2iF среда). При этом обязательна предварительная обработка праймированных ИПСК ингибиторами деацетилазы гистонов (HDACi), которая приводит к измению морфологии клеток и профиля и экспрессии генов ПСК в сторону более раннего состояния плюрипотентности. При обработке праймированных ИПСК НDACi и последующим их культивировании в 2iF среде получили ИПСК, сопоставимые по морфологии колоний и профилю экспрессии генов-маркеров наивного состояния с контрольными наивными ИПСК, полученными в среде RSeT.

В начале 1970-х в СССР Л.В. Белоусов и его коллеги выдвигают гипотезу о возможной роли механических сил и напряжений в организации развивающихся живых систем. Авторы открыли стадио-специфические паттерны механических напряжений в эмбриональном развитии амфибий и показали в дальнейшем, что механические напряжения необходимы для организации морфогенеза и клеточных дифференцировок. В результате многолетней работы коллектива эмбриологов под руководством Л.В. Белоусова рождается новая междисциплинарная наука на стыке биологи развития и механики – морфомеханика. В XXI в. происходит активное изучение механизмов механозависимой экспрессии генов, клеточной и ядерной механотрансдукции. Идея об организующей роли механических сил и напряжений в живых системах продолжает быть актуальной.