Выживаемость NGF-модифицированных эмбриональных стволовых клеток мыши в составе многоклеточной бластоцисты
Аннотация
Исследовано влияние микроокружения на рост и выживаемость NGF-модифицированных эмбриональных стволовых клеток (NGF-ЭСК) мыши с экспрессией зеленого флуоресцирующего белка GFP в составе многоклеточной бластоцисты. Показано, что после микроинъекции NGF-ЭСК мигрируют и встраиваются преимущественно в область расположения клеток внутренней клеточной массы (ВКМ). Они продуцируют NGF и GFP и могут пролиферировать в составе химерной бластоцисты. При увеличении длительности культивирования химерных бластоцист до 120 ч наблюдается снижение интенсивности флуоресценции белка GFP, секреция NGF не обнаруживается. Полагаем, что это происходит в результате перепрограммирования NGF-ЭСК под влиянием клеток ВКМ, в результате чего подавляется экспрессия NGF/GFP и, следовательно, преждевременная дифференцировка ЭСК в направлении нейроэктодермы. Полученные результаты свидетельствуют о том, что микроокружение и клеточные взаимодействия играют решающую роль в процессах перехода NGF-ЭСК из состояния плюрипотентности к нейральной дифференцировке, которая является базовой на ранних стадиях развития.
Об авторах
Л. М. Межевикина
ФГБУН Институт биофизики клетки РАН
Россия
Россия
Е. А. Храмцова
ФГБУН Институт биофизики клетки РАН
Россия
Россия
Е. Е. Фесенко
ФГБУН Институт биофизики клетки РАН
Россия
Россия
Список литературы
1. Межевикина Л.М., Храмцова Е.В., Смолихина Т.И, Капралова И.В., Косовский Г.Ю. Использование метода микроинъекции для повышения эффективности выделения первичных колоний из бластоцист инбредных линий мышей в условиях in vitro // Биомедицина. - 2016. - № 1. - C. 25-36.
2. Сахарова Н.Ю., Межевикина Л.М., Смирнов А.А., Вихлянцева Е.Ф. Анализ действия синего света на морфофункциональное состояние бластоцист при культивировании in vitro с использованием мышей, несущих ген улучшенного зеленого флуоресцирующего белка (EGFP) // Клеточные технологии в биологии и медицине. - 2014. - № 1. - C. 52-56.
3. Смирнов А.А., Шишова Н.В., Сахарова Н.Ю., Селезнева И.И., Малашенко А.М. Локализация зеленого флюоресцирующего белка в доимплантационных зародышах мышей // Клеточные технологии в биологии и медицине. - 2008. - № 1. - C. 39-44.
4. Храмцова Е.А., Межевикина Л.М., Фесенко Е.Е. Роль клеток трофобласта в регуляции выживаемости бластоцист мыши in vitro после микроинъекции и осмотического шока // Биофизика. - 2014. - Т. 49. - Вып. 2. - С. 314-321.
5. Artus J., Hadjantonakis A.K. Troika of the mouse blastocyst: lineage segregation and stem cells // Curr Stem Cell Res. Ther. - 2012. - V. 7. - No. 1. - Pp. 78-91.
6. Berry A., Bundocci E., Alleva E. NGF, brain and behavior plasticity // Neural. Plast. - 2012. - V. - 2012. - 784040 p.
7. Bradley A. Production and analysis of chimeric mice // In: Teratocarcinomas and embryonic stem cells: a practical approach (ad. Robertson E.J.). - 1987. - Oxford, Washington, DS: IRL Press. - Pp. 113-152.
8. Brook F.A., Gardner R.L. The origin and efficient derivation of embryonic stem cells in the mouse // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1997. - V. 94. - Pp. 5709-5712.
9. Cassidy R., Frisen J. Stem cells on the brain // Nature. - 2001. - V. 412. - Pp. 690-691.
10. Crowley C., Spencer S.D., Nishimura M.C., Chen K.S., Pitts-Meek S., Armanini M.P., Ling L.H., McMahon S.B., Shelton D.L., Levinson A.D., Philips H.S. Mice lacking nerve growth factor display perinatal loss of sensory and sympathetic neurons yet develop basal forebrain cholinergic neurons // Cell. - 1994. - V. 76. - No. 6. - Pp. 1001-1011.
11. Harder F., Kirchhof N., Petrovic S., Wiese S., Müller A.M. Erythroid-like cells from neural stem cells injected into blastocysts // Exp. Hematol. - 2004 - V. 32. - No. 7. - Pp. 673-682.
12. Hochedlinger K., Jaenisch R. Nuclear reprogramming and pluripotency // Nature. - 2006. - V. 441. - Pp. 1061-1067.
13. Hu Y., Zhang Y., Tian K., Xun C., Wang S., Li D. Effects of nerve growth factor and basic fibroblast growth factor dual gene modification on rat bone marrow mesenchymal stem cell differentiation into neuron-like cells in vitro // Mol. Med. Rep. - 2016. - V. 13. - No. 1. - Pp. 49-58.
14. Jiang R., Huang B., Jin C., Song G., Zhong X., Yuan J., Xiang P., He Y., Liu B., Sun X., Zhang Y., Ge J. A potential model for studding the plasticity and reprogramming of human epidermal stem cells through preimplantation blastocyst microinjection/ // Cell Biol. Int. - 2008. - V. 32. - No. 12 - Pp. 1567-1573.
15. Kawamura K., Kawamura N., Fukuda J., Kumagai J., Hsueh A.J., Tanaka T. Regulation of preimplantation embryo development by brain-derived neurotrophic factor // Dev. Biol. - 2007. - V. 311. - No. 1. - Pp. 147-158.
16. Kelleher J.H., Tewari D., McMahon S.B. Neurotrophic factors and their inhibitors in chronic pain treatment // Neurobiol. Dis. - 2016 (pii: S0969-9961(16)30071-7).
17. Madich A., Richardson G.D., Jahoda C.A.B. Contribution of GFP Expressing Dermal Papillae Cells to the Formation of Chimeric Embryos and their Survival in Uterine Environment // British Biotechnology J. - 2016. - V. 12. - No. 2. - Pp. 1-12.
18. Nagy A., Gertsenstein M., Vintersten K., Behringer R. Manipulating the Mouse Embryo: A Laboratory Manual // Cold spring harbor laboratory press, cold spring harbor, New York. - 2003.
19. Pei Y. Effect of nerve growth factor (NGF) on the development of preimplantation rabbit embryos in vitro // Vet. Res. Commun. - 2010. - V.34. - No. 1. - Pp. 11-18.
20. Pezet S., McMahon S.B. Neurotrophins: mediators and modulators of pain // Annu. Rev. Neurosci. - 2006. - V. 29. - Pp. 507-538.
21. Soncin F., Ward C.M. The function of E-cadherin in stem cell pluripotency and self-renewal // Genes. - 2011. - V. 2. - No. 1. - Pp. 229-259.
22. Wyatt T.J., Rossi S.L., Siegenthaler M.M., Frame J., Robles R., Nistor G., Keirstead H.S. Human motor neuron progenitor transplantation leads to endogenous neuronal sparing in 3 models of motor neuron loss // Stem Cells Int. - 2011. - V. 2011. - Pp. 207230.
23. Xenopoulos P., Nowotschin S., Hadjantonakis A.-K. Live imaging fluorescent proteins in early mouse embryos // Methods Enzymol. - 2012. - V.506. - Pp. 361-389.
24. Xu H., Yi B.A., Wu H., Bock C., Gu H., Lui K.O., Park J.H., Shao Y., Riley A.K, Domian I.J., Hu E., Willette R., Lepore J., Meissner A., Wang Z., Chien K.R. Highly efficient derivation of ventricular cardiomyocytes from induced pluripotent stem cells with a distinct epigenetic signature // Cell Res. - 2012. - V. 22. - No. 1. - Pp. 142-54.
25. Zhang S., Ma C., Chalfie M. Combinatorial marking of cells and organelles with reconstituted fluorescent proteins // Cell. - 2004. - V. 119. - No. 1. - Pp. 137-144.
26. Zhu S.X., Huang S.Y., Su Y.M., Cai P. Growth and expression of rat bone marrow mesenchymal stem cells modified by nerve growth factor in diabetic rat bladders // Mol. Med. Rep. - 2013. - V. 7. - No. 6. - Pp. 1791-1799.
27. Mezhevikina L.M., Hramcova E.V., Smolihina T.I, Kapralova I.V., Kosovskij G.Ju. Ispol'zovanie metoda mikroin#ekcii dlja povyshenija jeffektivnosti vydelenija pervichnyh kolonij iz blastocist inbrednyh linij myshej v uslovijah in vitro // Biomedicina. - 2016. - № 1. - C. 25-36.
28. Saharova N.Ju., Mezhevikina L.M., Smirnov A.A., Vihljanceva E.F. Analiz dejstvija sinego sveta na morfofunkcional'noe sostojanie blastocist pri kul'tivirovanii in vitro s ispol'zovaniem myshej, nesushhih gen uluchshennogo zelenogo fluorescirujushhego belka (EGFP) // Kletochnye tehnologii v biologii i medicine. - 2014. - № 1. - C. 52-56.
29. Smirnov A.A., Shishova N.V., Saharova N.Ju., Selezneva I.I., Malashenko A.M. Lokalizacija zelenogo fljuorescirujushhego belka v doimplantacionnyh zarodyshah myshej // Kletochnye tehnologii v biologii i medicine. - 2008. - № 1. - C. 39-44.
30. Hramcova E.A., Mezhevikina L.M., Fesenko E.E. Rol' kletok trofoblasta v reguljacii vyzhivaemosti blastocist myshi in vitro posle mikroin#ekcii i osmoticheskogo shoka // Biofizika. - 2014. - T. 49. - Vyp. 2. - S. 314-321.
31. Artus J., Hadjantonakis A.K. Troika of the mouse blastocyst: lineage segregation and stem cells // Curr Stem Cell Res. Ther. - 2012. - V. 7. - No. 1. - Pp. 78-91.
32. Berry A., Bundocci E., Alleva E. NGF, brain and behavior plasticity // Neural. Plast. - 2012. - V. - 2012. - 784040 p.
33. Bradley A. Production and analysis of chimeric mice // In: Teratocarcinomas and embryonic stem cells: a practical approach (ad. Robertson E.J.). - 1987. - Oxford, Washington, DS: IRL Press. - Pp. 113-152.
34. Brook F.A., Gardner R.L. The origin and efficient derivation of embryonic stem cells in the mouse // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1997. - V. 94. - Pp. 5709-5712.
35. Cassidy R., Frisen J. Stem cells on the brain // Nature. - 2001. - V. 412. - Pp. 690-691.
36. Crowley C., Spencer S.D., Nishimura M.C., Chen K.S., Pitts-Meek S., Armanini M.P., Ling L.H., McMahon S.B., Shelton D.L., Levinson A.D., Philips H.S. Mice lacking nerve growth factor display perinatal loss of sensory and sympathetic neurons yet develop basal forebrain cholinergic neurons // Cell. - 1994. - V. 76. - No. 6. - Pp. 1001-1011.
37. Harder F., Kirchhof N., Petrovic S., Wiese S., Müller A.M. Erythroid-like cells from neural stem cells injected into blastocysts // Exp. Hematol. - 2004 - V. 32. - No. 7. - Pp. 673-682.
38. Hochedlinger K., Jaenisch R. Nuclear reprogramming and pluripotency // Nature. - 2006. - V. 441. - Pp. 1061-1067.
39. Hu Y., Zhang Y., Tian K., Xun C., Wang S., Li D. Effects of nerve growth factor and basic fibroblast growth factor dual gene modification on rat bone marrow mesenchymal stem cell differentiation into neuron-like cells in vitro // Mol. Med. Rep. - 2016. - V. 13. - No. 1. - Pp. 49-58.
40. Jiang R., Huang B., Jin C., Song G., Zhong X., Yuan J., Xiang P., He Y., Liu B., Sun X., Zhang Y., Ge J. A potential model for studding the plasticity and reprogramming of human epidermal stem cells through preimplantation blastocyst microinjection/ // Cell Biol. Int. - 2008. - V. 32. - No. 12 - Pp. 1567-1573.
41. Kawamura K., Kawamura N., Fukuda J., Kumagai J., Hsueh A.J., Tanaka T. Regulation of preimplantation embryo development by brain-derived neurotrophic factor // Dev. Biol. - 2007. - V. 311. - No. 1. - Pp. 147-158.
42. Kelleher J.H., Tewari D., McMahon S.B. Neurotrophic factors and their inhibitors in chronic pain treatment // Neurobiol. Dis. - 2016 (pii: S0969-9961(16)30071-7).
43. Madich A., Richardson G.D., Jahoda C.A.B. Contribution of GFP Expressing Dermal Papillae Cells to the Formation of Chimeric Embryos and their Survival in Uterine Environment // British Biotechnology J. - 2016. - V. 12. - No. 2. - Pp. 1-12.
44. Nagy A., Gertsenstein M., Vintersten K., Behringer R. Manipulating the Mouse Embryo: A Laboratory Manual // Cold spring harbor laboratory press, cold spring harbor, New York. - 2003.
45. Pei Y. Effect of nerve growth factor (NGF) on the development of preimplantation rabbit embryos in vitro // Vet. Res. Commun. - 2010. - V. 34. - No. 1. - Pp. 11-18.
46. Pezet S., McMahon S.B. Neurotrophins: mediators and modulators of pain // Annu. Rev. Neurosci. - 2006. - V. 29. - Pp. 507-538.
47. Soncin F., Ward C.M. The function of E-cadherin in stem cell pluripotency and self-renewal // Genes. - 2011. - V. 2. - No. 1. - Pp. 229-259.
48. Wyatt T.J., Rossi S.L., Siegenthaler M.M., Frame J., Robles R., Nistor G., Keirstead H.S. Human motor neuron progenitor transplantation leads to endogenous neuronal sparing in 3 models of motor neuron loss // Stem Cells Int. - 2011. - V. 2011. - Pp. 207230.
49. Xenopoulos P., Nowotschin S., Hadjantonakis A.-K. Live imaging fluorescent proteins in early mouse embryos // Methods Enzymol. - 2012. - V. 506. - Pp. 361-389.
50. Xu H., Yi B.A., Wu H., Bock C., Gu H., Lui K.O., Park J.H., Shao Y., Riley A.K, Domian I.J., Hu E., Willette R., Lepore J., Meissner A., Wang Z., Chien K.R. Highly efficient derivation of ventricular cardiomyocytes from induced pluripotent stem cells with a distinct epigenetic signature // Cell Res. - 2012. - V. 22. - No. 1. - Pp. 142-54.
51. Zhang S., Ma C., Chalfie M. Combinatorial marking of cells and organelles with reconstituted fluorescent proteins // Cell. - 2004. - V.119. - No. 1. - Pp. 137-144.
52. Zhu S.X., Huang S.Y., Su Y.M., Cai P. Growth and expression of rat bone marrow mesenchymal stem cells modified by nerve growth factor in diabetic rat bladders // Mol. Med. Rep. - 2013. - V. 7. - No. 6. - Pp. 1791-1799.
Рецензия
Для цитирования:
Межевикина Л.М., Храмцова Е.А., Фесенко Е.Е. Выживаемость NGF-модифицированных эмбриональных стволовых клеток мыши в составе многоклеточной бластоцисты. БИОМЕДИЦИНА. 2017;(2):33-44.
For citation:
Mezhevikina L.M., Khramtsova E.A., Fesenko E.E. The survival of NGF-modified embryonic stem cell in mouse multicellular blastocyst. Journal Biomed. 2017;(2):33-44. (In Russ.)
Просмотров:
374
Послать статью по эл. почте 
