Предшественницей всех клеток, в том числе и участвующих в иммунном ответе, является стволовая клетка (СК). Термин «стволовая клетка» (англ. stem cell) означает, что каждая такая клетка дает начало целому древу потомков, в основании ствола которого она находится (Разумов А.Н. с соавт., 2006). Среди клеток-потомков будут как клетки, идентичные стволовой (как бы формирующие ствол древа), так и дифференцированные/специализированные (эпителиальные, мышечные, нервные и др.), которые образуют ветви.
Самыми первыми СК следует считать те, что получаются при первых нескольких делениях оплодотворенной яйцеклетки. На стадии бластоцисты из ее внутренней клеточной массы можно выделить эмбриональные СК (ЭСК). Путем определенных манипуляций из них можно получить клеточную линию, в которой клетки могут неограниченно и быстро делиться, не теряя своих свойств. Из этих клеток и образуется любая специализированная клетка. Это их свойство называется тотипотентностью. СК, присутствующие в тканях взрослых людей, также сохраняют пластичность (Куртасова Л.М. с соавт., 2003). Но все же спектр возможных превращений СК с возрастом суживается. ЭСК уже в процессе внутриутробного развития организма из тотипотентных становятся вначале плюрипотентными (то есть способными давать начало многим, но не всем типам клеток), а затем олиго- и даже монопотентными (то есть дающими начало малому числу или только одному типу специализированных клеток соответственно).
Превращение СК в специализированную клетку называется дифференцировкой. После асимметричного деления поначалу возникает прогениторная клетка (клетка-предшественник), которая в дальнейшем, обычно после еще нескольких делений, постепенно становится полностью дифференцированной. Следовательно, такое разбиение может быть асимметричным. В этом случае из одной СК в конечном счете формируются специализированные клетки двух или даже нескольких морфофункциональных типов. В качестве примера можно привести гемопоэтические СК костного мозга (Kemna K. et al., 2024). Они постоянно, на протяжении всей жизни, дают начало кроветворным прогениторным клеткам, которые специализируются по нескольким направлениям, с образованием эритроцитов, клеток белой крови всех типов и тромбоцитов.
По мере роста и развития эмбриона способность стволовых клеток к дифференцировке снижается. Дифференцировка клеток — процесс специализации клеток, сопровождающийся приобретением определенных свойств, обусловленных заложенной генетической программой (Aparisi Gómez M.P., Bazzocchi A., 2024). Дифференцировка клеток долгое время считалась односторонним процессом, в котором клетка могла претерпевать изменения от недифференцированного состояния клетки-предшественника до физиологически зрелого состояния.
Способность стволовых клеток дифференцироваться в специализированные и зрелые типы клеток называется потентностью (лат. potentia — «сила»). До стадии бластоцисты ЭСК являются тотипотентными (лат. totus — «весь, целый»), то есть способными дифференцироваться во все три типа клеток зародышевого листа. Клетки эмбриобластов являются плюрипотентными (лат. pluralis — «множественный»), что означает их способность дифференцироваться во все типы эмбриональных клеток, кроме клеток внезародышевого листа (клеток плаценты и желточного мешка). На следующих стадиях онтогенетического развития стволовые клетки человека теряют плюрипотентность и становятся мультипотентными (лат. multum — «много»), то есть способными дифференцироваться в зрелые клетки специализированных тканей (рис. 4).
Долгое время считалось, что клетки взрослого организма неспособны к обратному процессу дедифференцировки, но в 2006 г. в работах С. Яманаки и К. Такахаши было показано, что дифференцированные клетки могут быть перепрограммированы в эмбриональноподобное состояние путем переноса ядерного содержимого в ооциты или путем слияния с ЭСК. В 2007 г. были получены индуцированные плюрипотентные стволовые клетки человека путем трансдукции фибробластов кожи человека рекомбинантными ретровирусами, кодирующими гены следующих факторов транскрипции:
— фактор транскрипции Oct-3/4 (участвует в самообновлении недифференцированных эмбриональных стволовых клеток);
— фактор транскрипции Sox-2 (необходим для поддержания плюрипотентности недифференцированных эмбриональных стволовых клеток);
— протоонкогенный белок с-Myc (является фактором транскрипции, контролирующим промоторы генов, отвечающих за клеточный цикл);
— фактор транскрипции Klf4 (участвует в регуляции пролиферации, дифференцировки, апоптоза и перепрограммирования соматических клеток).
Полученные клетки по морфологии, антигенам и экспрессии генов были похожи на ЭСК и могли дифференцироваться в производные трех зародышевых листков in vitro.
Во взрослом организме тоже присутствуют несколько видов СК. Наиболее универсальными из них являются мезенхимальные СК, которые обнаружены в костном мозге, в жировой и, в незначительных количествах, в других тканях. Гемопоэтические СК, из которых образуются все клетки крови, находятся в больших количествах в костном мозге и присутствуют в периферической крови. Наконец, во всех органах присутствуют региональные СК. Как правило, это уже достаточно дифференцированные клетки, и они могут дать начало только нескольким разновидностям клеток, из которых состоят ткани данного органа.
