Эмбриональное развитие почек, стволовые клетки и происхождение опухоли Вильмса

Контакт:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Абстрактный:Взрослое млекопитающеепочкаявляется плохо регенерирующим органом, в котором отсутствуют стволовые клетки, способные восполнять функциональный гомеостаз подобно, например, коже или системе кроветворения. В отличие от зрелогопочка,эмбриональныйпочкасодержит, по крайней мере, три типа клоноспецифических стволовых клеток, которые дают начало (а) мочеточнику и системе собирательных трубочек, (б) нефронам и (в) мезангиальным клеткам вместе с соединительной тканью стромы. Большой интерес был проявлен к этим эмбриональным клеткам-предшественникам, которые обычно утрачиваются до рождения у человека, но остаются частью недифференцированных нефрогенных остатков в педиатрии.почечныйрак Опухоль Вильмса. Здесь мы обсуждаем текущее пониманиепочка-специфическая регуляция эмбриональных предшественников во врожденной среде развивающейся почки и типы нарушений их сбалансированной регуляции, приводящие к формированию опухоли Вильмса.

Ключевые слова:почка; органогенез; педиатрический рак; стволовые клетки; дифференциация; самообновление, почечная

ВведениеСтволовые клетки составляют фундаментальную основу не только для нормального развития и тканевого гомеостаза, но и для онкогенеза. Почки взрослых млекопитающих в основном лишены стволовых клеток и поэтому считаются нерегенеративными органами, особенно когда регенерация определяется способностью генерировать новые нефроны и восстанавливать способность к фильтрации.[1]. В отличие от этого, эмбриональная почка содержит по крайней мере три типа клонально-специфических стволовых клеток (называемых здесь клетками-предшественниками), которые дают начало мочеточнику и системе собирательных трубочек, нефронам и соединительной ткани стромы.[2,3]. Эти клетки-предшественники вызвали значительный интерес для использования в почечной медицине, основанной на регенерации, но безопасность поддержания недифференцированных клеток в постнатальных почках является значительно менее обсуждаемой темой.

Неотъемлемой частью оценки безопасности является полное понимание регуляции предшественников в тканях. Механизмы, управляющие поддержанием и дифференцировкой тканеспецифических клеток-предшественников, аберрантно реактивируются при многих видах рака.[4]. Это особенно очевидно при опухолях эмбрионального происхождения, таких как опухоль Вильмса (WT; рисунок 1), медуллобластома и ретинобластома.

Нефроны — функциональные единицы фильтрации почек млекопитающих — и почечная строма происходят из метанефрической мезенхимы, содержащей различные пулы предшественников для обеих линий.[5,6]. Метанефральная ткань обычно утрачивается у людей до рождения, но остается частью недифференцированных нефрогенных остатков у пациентов с опухолью Вильмса.[7,8]. Понимание различий между нормальными клетками-предшественниками, находящимися в тканях, и стволовыми клетками, вызывающими рак, необходимо для того, чтобы подготовить почву для лучшей характеристики преобразований, которые превращают нормальные клетки-предшественники почек в стволовые клетки опухоли Вильмса. Это может существенно помочь в прогнозировании индивидуального прогноза заболевания и химиочувствительности опухоли, тем самым способствуя лучшей стратификации пациентов и выявлению пациентов, требующих агрессивных стратегий лечения.[9]. В этом обзоре дается обзорпочкаразвития, за которым следует краткое изложение того, как собирательные протоки и предшественники нефрона способствуют нормальному морфогенезу почек, чтобы лучше понять их фундаментальные сходства и различия с биологией опухоли Вильмса.

Рисунок 1. Нефробластоматоз и опухоль Вильмса. (A) Пример послеродового периода человекапочкас нефрогенными остатками (звездочками) нефробластоматоза, которые видны как плотно упакованные темно-синие клетки впочечныйкора. (В) Пример человекапочкас классической морфологией опухоли Вильмса. Он похож на эмбрионпочкапроявляя бластемальные (B), стромальные (S) и эпителиальные клетки (стрелки), которые, однако, не могут организоваться в типичные тканевые структуры.

Опухоль Вильмса Опухоли Вильмса (рис. 1) — одна из наиболее частых солидных опухолей у детей с частотой 1:10000, обычно появляющаяся в возрасте до пяти лет. Хотя для некоторых гистологических типов опухолей существуют хорошие варианты лечения и показатели выживаемости при них хорошие, другие типы, такие как анапластические опухоли Вильмса, по-прежнему имеют 5-дальновидную выживаемость всего 50 процентов. Таким образом, сохраняется явная клиническая потребность в улучшении терапевтических возможностей опухоли Вильмса; для достижения этого необходимо лучшее базовое понимание этих опухолей.Как подробно рассмотрено в другом месте[7], Опухоли Вильмса долгое время интриговали клиницистов, патологоанатомов и онкологических генетиков. Опухоли являются прямым результатом проблем во время эмбрионального развитияпочка,и это был один из типов рака, на основе которого Альфред Кнудсон разработал свою модель с двумя ударами для генов-супрессоров опухолей.[10]

антоцианиновая добавкаБУДУТУЛУЧШЕНИЕ ЗАБОЛЕВАНИЙ ПОЧЕК / ПОЧЕК

Эмбриональная почка Почкаморфогенез является классическим примером сбалансированных реципрокных тканевых взаимодействий.[11-13]. Большая часть нашего базового понимания того, какпочкаразвивается на основе классических видео экспериментов по рекомбинации/индукции тканей на различных модельных организмах, которые дополняются исследованиями инактивации генов in vivo на мышах.[14,15]. Эти эксперименты показали, что млекопитающиепочкапроисходит из промежуточной мезодермы, которая дает начало трем пространственно-временно различающимся почкам, называемым про-, мезо- и метанефрос.[15—17]. Органогенез метанефроса, окончательныйпочка,использует морфогенез ветвления эпителиального зачатка мочеточника (UB) для роста и формирования паттерна будущего органа, в то время как дифференцировка нефрона происходит в зарождающейся метанефрической мезенхиме, которая окружает каждый кончик UB (рис. 2). Каждая новообразованная UB отвечает за сохранение большей части популяции метанефральной мезенхимы интактной, в то же время побуждая ее субпопуляцию к ступенчатой ​​трансформации мезенхимы в эпителий в подмышечных впадинах эпителия T-зачатка с образованием функционального нефрона.[18]. Организованное повторение этого цикла строго регламентированным образом обеспечивает поддержание всех соответствующих типов клеток до завершенияпочкаорганогенез.почечнаястрома является частью мезенхимальной популяции, которая покрывает нефронообразующую мезенхиму и имеет решающее значение не только для образования мезангиальных клеток и интерстиция, но также активно участвует в регуляции морфогенеза ветвления и правильной дифференцировки нефронов и сосудистой сети.[19—24]. В то время как иннервация и формирование сосудистой сети являются существенными признаками функциональногопочкаразвитие и недавние исследования указывают на присутствие эндотелиальных предшественников nf в энбриональных клетках.почка,эти темы здесь не обсуждаются (о Sesights см.[25-33]).

Рисунок 2. ИллюстрацияпочкаРоды и их происхождение. На левой иллюстрации показано схематическое изображение эмбриона.почкас раздвоенным мочеточниковым зачатком (UB, синий), который образуется в результате эпителиальной конверсии промежуточной мезодермы, называемой вольфовым протоком. Как показано на средней схеме, зачаток мочеточника подразделяется на области ствола и кончика, где кончики представляют собой недифференцированные клетки, а стволы заняты клетками, предполагающими дифференцировку. При созревании эпителия клетки соединительных протоков дифференцируются в специализированные вставочные и основные типы клеток. Метанефрическая мезенхима (ММ, зеленая), которая окружает эпителиальный МБ, клоны изображены справа. Метанефрическая мезенхима состоит из конденсатной мезенхимы, которая содержит предшественники нефронов, и стромальных клеток. Прогениторы нефрона в конденсате крышки претерпевают переход от мезенхимы к эпителию, чтобы инициировать дифференцировку всех сегментов нефрона (гломерул и сегментированных канальцев) в подмышечных впадинах МП. Стромальные клетки ММ дифференцируются впочечныйлинии стромы.

Промежуточная мезодерма дифференцируется в эпителиальный нефрический (вольфиев) проток, который впоследствии растет в направлении заднего конца зародыша и одновременно определяет метанефрическую мезенхиму в задней части зародыша.[34]. После соединения с клоакой (будущий урогенитальный синус), которое происходит на 10,5-й день эмбрионального развития (Е10.5) у мышей, индукция дефинитивнойпочкапроисходит, когда эпителиальный почечный проток образует один зачаток, который врастает в соседнюю метанефральную мезенхиму, образуя зачаток мочеточника (UB).[35,36]. Почкаразвитие у человека начинается примерно с 28-го по 30-й день беременности. За последние пару лет был сделан большой скачок в понимании детального времени развития человеческогопочкадифференцировка и ее молекулярные и морфологические механизмы[37—39]. Эти исследования поддерживают предыдущую точку зрения, основанную на более ранних исследованиях, согласно которой, несмотря на некоторые различия,почечныйдифференцировка у мышей и людей хорошо сохранилась.

Общепринято, что послепочкаиндукция, почкование и первое событие ветвления UB клеточно и молекулярно отличаются от последующих событий ветвления, которые тесно взаимосвязаны с нефрогенезом[40,41]. Например, почечный проток, отдающий начальный UB, и сам UB состоит из псевдомногослойного эпителия, а транскрипционный профиль ранней метанефрической мезенхимы отличается от транскрипционного профиля мезенхимы покрышки, представляющей популяцию предшественников нефрона.(https://www.gudmap.org/chaise/record/#2/RNASeq:Replicate/RID=16-2PQ2(по состоянию на 27 января 2021 г.))[42-46]. За первоначальным образованием МП следует удлинение, последующее расширение кончика МП в ампулу и, наконец, раздвоение ампулы на Т-образные ответвления.[41]. Каким-то образом, хотя в основном неизвестные механизмы, формирование первого Т-зачатка устанавливает молекулярный механизм, который способен поддерживать нефрогенную программу в зарождающейся метанефрической мезенхиме примерно до 30-32 недель беременности у людей и первых дней постнатального периода у мышей. находятся за пределами прекращения самого морфогенеза ветвления[47-50].

Ключевые факторы транскрипции, необходимые дляпочкаиндукция включает Eya1, паралоги Hox11 A и D, Pax2, Sall1, Six1 и Wt1[45,51-55], и их роль была подробно рассмотрена в других источниках.[56,57]. Также хорошо известно, что одновременная активация передачи сигналов рецепторной тирозинкиназы, особенно после нейротрофического фактора глиальной клеточной линии (GDNF), реаранжированного во время трансфекции (RET), и рецептора фактора роста фибробластов (FGF) вместе с ингибирующим действия передачи сигналов костного морфогенетического белка необходимы для образования UB и индукции метанефрической мезенхимы[43,58-60]. Меньше известно о детальных регуляторных взаимосвязях между сигнальными путями и факторами транскрипции, но из вышеупомянутых факторов транскрипции Eya1, паралоги Hox11, Pax2 и Six1 необходимы для экспрессии Gdnf и, таким образом, для активации передачи сигналов RET, которая, в свою очередь, опосредует свои эффекты через факторы транскрипции Etv4 и -5[43,61-63]. Требуется значительно больше работы, чтобы определить точную регулирующую роль сигнальных путей, мишеней транскрипции и фосфопротеомного контроля клеточных событий на ранних стадиях развития.почкаиндукция.Морфогенез ветвления зачатка мочеточника организует эмбриональныйПочкаРост и образование нефроновПосле первой бифуркации МП и образования метанефрической мезенхимы ветвление продолжается в течение 12 успешных циклов, чтобы завершить 85 процентов событий ветвления к E16.5, после чего перед рождением наступает фаза удлинения ствола МП и завершение последних поколений ветвей.[49,50,64]. На клеточном уровне ветвление UB происходит за счет пролиферации как в кончиках, так и в стволах, с той разницей, что клеточные циклы в кончиках значительно быстрее, чем в стволах.[63,65]. Клеточные деления в МП используют уникальный процесс люминального митоза, при котором эпителиальные клетки частично отслаиваются от эпителиального слоя, чтобы делиться в люминальном участке с последующей повторной вставкой материнских и дочерних клеток обратно в эпителий на расстоянии нескольких клеток друг от друга.[66]. Такой процесс требует обширных клеточных движений,которые стали возможными благодаря динамическому и постоянному ремоделированию спаек и актинового цитоскелета, необходимого для прогрессирования нормального ветвления.[42,63,67—69]. В дополнение к пролиферации удлинение и истончение ствола МП происходит за счет ориентированных клеточных делений и клеточных перестроек, известных как конвергентное удлинение.[70,71], которые также, вероятно, продолжают способствоватьпочкарост после рождения.Комбинация математического моделирования и высокоточной визуализации позволила получить новую информацию, которая бросает вызов традиционному представлению о модели ветвления МП как стереотипном повторении дихотомических бифуркаций со случайной трифуркацией кончика и очень редкими событиями бокового ветвления, наблюдаемыми в основном у культивируемых животных.почки [50,72]. Недавно был предложен двухфазный, зависящий от времени паттерн ветвления, основанный на выводах о том, что быстрое и воспроизводимое ветвление на ранних стадияхпочкаразвитие (до E15.5 у мышей) сопровождается более нестереотипными событиями ветвления ближе к рождению, когда скорость образования новых кончиков также значительно снижается.[64]. Предполагается, что это постепенно создаст изменчивость в трехмерной структуре UB дубля. Поддержка асимметрии в ветвлении UB существует[73], но сигналы, которые вносят вклад в замедление и возможное прекращение морфогенеза UB, остаются неуловимыми.

Популяции почечных предшественниковЭмбриональныйпочка,в отличие от зрелой формы, содержит клетки-предшественники, способные собирать всю собирательную трубочку, соединительную ткань стромы и весь нефрон с его функциональными сегментами (рис.2) [43,74,75]. Метанефрическая мезенхима, примыкающая к кончику МП, треугольная «мезенхима колпачка», является источником нефрона {предшественников — клеточной популяции, которая самообновляется во время каждого цикла бифуркации кончика МП и сохраняется до поздней беременности у человека и ранней постнатальной стадии у человека. мышей, после чего этот источник новых нефронов безвозвратно утрачивается[13,47,50]. Прогениторы нефрона, окружающие каждую верхушку МП, лучше всего охарактеризованы.почечныйпопуляции прародителей и обсуждаются отдельно в специально отведенном разделе. На кончике UB находится другая популяция эмбриональных предшественников, которая способна заселить систему собирательных трубочек зрелого организма.почкано также уже навсегда потерян в утробе матери. Самообновляющиеся стромальные клетки-предшественники окружают популяцию клеток-предшественников нефрона и дифференцируются в безангиальные клетки и почечные клетки-предшественники (рис. 3) [75].

Рисунок 3. Иллюстрация эмбриональногопочка/s популяции стволовых клеток. (A) Схематическое представление различныхпочкастволовые клетки в их врожденных нишах, которые присутствуют во время млекопитающих.почечныйорганогенез. Раздвоенный зачаток мочеточника (UB, светло-голубой) имеет два кончика, в которых находятся предшественники собирательных трубочек (CDP, темно-синие прямоугольники). Непосредственно к эпителиальному зачатку мочеточника прилегают предшественники нефрона (темно-красные кружки NR), которые расположены в отделе мезенхимы колпачка (CM) метанефрической мезенхимы (MM, зеленый). Стволовость предшественников нефрона зависит от их локализации в отношении к кончикам зачатков мочеточников. Предшественники нефрона, которые находятся в подмышечных впадинах зачатка мочеточника, представляют собой более дифференцированные предшественники нефрона (CNP, красные кружки), которые могут перемещаться вперед и назад предшественников нефрона в компартменте мезенхимы колпачка (NP, темно-красные кружки). Полностью коммитированные предшественники нефронов заканчиваются перитубулярными агрегатами (PA, пурпурные шарики), которые являются первыми формами-предшественниками дифференцирующихся нефронов. Наиболее корковыми метанефрическими мезенхимальными клетками (MM, зеленые) являются стромальные (S) клетки, которые также содержат стромальные предшественники (SP, желто-коричневые прямоугольники), окружающие самый наружный слой предшественников нефрона. (Б) Эмбриональныйпочкана 14.5 день

развитие мыши, окрашенное NCAM (красный), который маркирует все клетки-предшественники нефрона и стромальные клетки-предшественники метанефральной мезенхимы. Окрашивание CALBINDIN (зеленый) визуализирует эпителий зачатка мочеточника. Стрелки указывают на приблизительную границу между нефроном и стромой предшественников, звездочки отмечают кончики зачатков мочеточников (зеленые), где находятся предшественники собирательных трубочек, а PA разграничивает претубулярные агрегаты. (С) Эмбриональныйпочкана 14,5 день развития мышей, окрашенных SIX2 (розовый), который специфически визуализирует только предшественники нефрона, а кальбиндин (зеленый) метит эпителий зачатка мочеточника. Стрелки указывают на наиболее кортикальные предшественники нефрона, которые находятся в непосредственном контакте с окружающими стромальными предшественниками, визуализируемыми при окрашивании ядер Hoechst (синий). Звездочками отмечены кончики зачатков мочеточников (зеленые), где находятся предшественники собирательных трубочек, ромб указывает на коммитированные предшественники нефронов, PA разграничивает претубулярные агрегаты, а RVпочечныйвезикул.

Сбор прародителей протоковДавно известно, что GDNF, экспрессируемый предшественниками нефрона в метанефральной мезенхиме, необходим и достаточен для отрастания МП из почечного протока.[13,76-80]. Совсем недавно было продемонстрировано, что активируемая GDNF передача сигналов RET координирует клеточные события, связанные с поведением предшественников собирательных трубочек.[43]. Идентификация Etv4 и Etv5 как факторов транскрипции, которые опосредуют сигнальные эффекты GDNF/RET на клетки-мишени в кончиках МП, вместе с экспериментами по генетическому мечению продемонстрировали, что значительное количество клеточных движений постоянно происходит не только внутри кончиков МП, но и из советы в области туловища[41,42,61-63,81]. Из экспериментов с химерами ясно, что эпителиальные клетки дикого типа способны заселять кончики и стволы UB, в то время как клетки с дефицитом передачи сигналов RET не могут заселять кончики. Таким образом, передача сигналов GDNF/RET влияет на клеточные движения и положение отдельной клетки в данной МП, предполагая, что не только то, как клетки перемещаются внутри эпителия, влияет на морфогенез ветвления МП, но также и то, что локализация клетки в МП сильно влияет на ее активность. .

Сигнализация GDNF/RET регулирует сбор предшественников протоков посредством активности MAPK/ERK

Дальнейшее понимание функции GNDF в регуляции судеб клеток UB было получено в исследованиях с использованием мышиной модели Gdnf, у которой отсутствует 3'-нетранслируемая область гена (3'-UTR).[82]. Вставка сильного сигнала полиА бычьего гормона роста после стоп-кодона в эндогенном локусе Gdnf отменяет нормальную функцию 3'UTR и приводит к избыточной продукции эндогенного GDNF на уровне мРНК и белка (Gdnf-гиперморфный аллель). Повышенная экспрессия, вероятно, связана с отсутствием сайтов связывания микроРНК и других РНК-связывающих белков, которые обычно присутствуют в таких регуляторных областях.[82,83]. Повышенная, но пространственно интактная экспрессия GDNF у мутантных мышей приводит к сильно расширенным кончикам мочевого пузыря с короткими стволами, что приводит к коротким и расширенным мочеточникам с неуместными соединениями с мочевым пузырем.[84]. Анализ мутантапочкипоказали, что формирование увеличенного первичного МБ, по крайней мере, частично связано с временно повышенным митозом в каудальном почечном протоке на E10.5, стадии, когда начинается формирование первичного МБ. После этого митотический индекс эпителиальных клеток кончика МП быстро нормализуется одновременно с всплеском апоптоза в просвете МП. Это может свидетельствовать о том, чтопочкаимеет врожденный механизм, который пытается восстановить нормальную морфологию в патологических условиях. Эксперименты по отслеживанию клеток выявили препятствие эмиграции в кончиковых эпителиальных клетках, которые застряли в кончиках и не смогли заселиться и удлинить стволы UB. Это демонстрирует, что GDNF поддерживает расширение предшественников собирательных трубочек, поскольку кончики UB остаются увеличенными из-за дефекта эмиграции на протяжении морфогенеза почки.

Порошки CISTANCHE УЛУЧШАЮТ БОЛИ В ПОЧКАХ

Наши собственные результаты показывают, что GDNF влияет на клетки-предшественники собирательных трубочек посредством активации митоген-активируемой протеинкиназы (MAPK)/киназы, регулируемой внеклеточным сигналом (ERK).[84]. Это поддерживается более ранними моделями мутантов RET, где активация MAPK/ERK была заблокирована.[85,86]. Только ингибирование MAPK/ERK, а не ингибирование PI3K/AKT или SRC, восстанавливает морфологию кончика МП и длину ствола упочкис эндогенно повышенным GDNF. Живая визуализация разработкипочкиэкспрессия биосенсора на основе флуоресцентного резонансного переноса энергии (FRET) для ERK продемонстрировала динамический паттерн активации со значительной гетерогенностью не только между тканями (кончики UB против мезенхимы колпачка), но также среди кажущихся гомогенными клеточных популяций.[87]. Гетерогенность в активации MAPK/ERK удивительно очевидна в кончиках UB, где высокая и низкая активация MAPK/ERK, по-видимому, случайным образом разбросана среди эпителия, что указывает на роль сортировки клеток. Специфическая для UB генетическая инактивация MAPK/ERK (Hoxb7Cre; Mek1fl/fl; Mek2-/-) показывает полностью противоположный фенотип расширенным кончикам UB у Gdnf-гиперморфныхпочки, так как MAPK/ERK-дефицитные кончики остаются тонкими и не могут расширяться в структуры ампул[88]. Это продемонстрировало существенное требование активации MAPK/ERK для образования новых ветвей в кончиках UB, которые удлиняются, но очень редко меняют направление роста, что приводит к чрезмерно упрощенному дереву UB ипочечныйгиподисплазия. На молекулярном уровне активность MAPK/ERK представляется важной не только для прогрессирования фазы клеточного цикла G-to-S, но и для нормальных паксиллин- и е-кадгерин-опосредованных клеточных адгезий. Учитывая важность MAPK/ERK и E-CADHERIN в эмбриональных стволовых клетках[89-92], будущие эксперименты, направленные на их регулирующие отношения в контекстепочкаразвитие может дать интересные сведения о регуляции предшественников собирательных трубочек.

Основываясь на наблюдении, что ветвление НП происходит в большинстве случаев только в кончиках и всегда дает начало новым кончикам с аналогичным потенциалом ветвления, описанные здесь исследования впервые установили гипотезу, что кончики НП отличаются от стволов. Подробный анализ исследований изображений затем подтвердил, что кончики МП являются местами, где находится популяция предшественников собирательных трубочек и мочеточников. Дальнейшие генетические исследования показали, что передача сигналов Notch необходима для формирования паттерна распределения FOXI1 плюс основные клетки и AQP2 плюс интеркалированные клетки в зрелых собирательных трубочках, в то время как несколько дополнительных генов, включая, по крайней мере, метилтрансферазу Dotll и факторы транскрипции p63 и Tfcp2L1, способствуют сбалансированной дифференцировке каждый тип клеток[93-100](для более подробного обзора см., например,[101,102]). Остается изучить, имеет ли сохранение и потеря предшественников собирательных трубочек до рождения какую-либо связь с ранее описанной двухфазной и зависящей от времени топологией ветвления МП.[64].

Стромальные клетки-предшественникипочечныйстрома состоит из интерстиция, мезангиума и перицитов, полученных из FOXD1-положительной самообновляющейся популяции предшественников[103,104]. Стромальные предшественники также дифференцируются в пристеночные клеткипочкаартерии и артериолы, а также мезангиальные клетки клубочков, таким образом внося значительный вклад в функции нефрона. В дополнение к существенной регуляции транскрипции, обеспечиваемой по крайней мере FoxD1, FoxG1, Gata3 и Pax2, стромальные предшественники зависят от передачи сигналов Notch.[6,19,105-107]. В частности, Pax2, по-видимому, образует границу между нефроном и стромальными предшественниками для критической репрессии стромальной идентичности, в то время как GATA2 и передача сигналов RBP-J/Notch, независимо друг от друга, необходимы для правильногопочечныйразвитие сосудов. Более поздний транскриптомный анализ одиночных клеток линии FOXD1 от эмбрионов мышей E18.5 показал, что на этой стадии линия может быть подразделена на 17 отдельных кластеров клеток, что указывает на значительную клеточную гетерогенность с различными программами транскрипции, управляющими экспрессией генов в этих кластерах.[108]. Повторный анализ ранее созданных эмбрионов человекапочкаодноклеточные данные подтвердили, что это не специфичный для мышей феномен, так как даже в данных человека, который не был специально отобран для стромальной линии, можно было идентифицировать 13 различных стромальных кластеров.

Многие роли стромальной линии обнаруживаются в общении с другими линиями. Ранние данные выявили опосредованный ретиноевой кислотой сигнал от стромы к RET в зачатке мочеточника, который контролирует ветвление зачатка мочеточника.[22]. Ветвящийся фенотип, связанный с подавлением Aldh1a2 (неотъемлемого компонента пути синтеза ретиноевой кислоты) и Ret, также наблюдался при нокауте Wt1, специфичном для стромальных предшественников, хотя нарушение ветвления наблюдалось только на более поздних стадиях эмбрионального развития.почки [23], предполагая, что это не обязательно роль стромальных предшественников, а скорее роль более поздних типов клеток в стромальном клоне. С другой стороны, абляция Foxd1- положительных стромальных предшественников приводит к блокированию дифференцировки предшественников нефрона и вместо этого приводит к расширению мезенхимы кепки за счет потери FAT4-YAP/TAZ-опосредованного сигнал, который точно настраивает ответ Wnt9b в предшественниках нефрона[109]. Другие данные свидетельствуют о том, что FAT4 может передавать сигналы через DCHS1, а не через YAP/TAZ, поскольку условный нокаут Dchs1 в предшественниках нефрона приводит к сопоставимому увеличению мезенхимы покрышки, но, что интересно, также к уменьшению ветвления зачатка мочеточника.[110,111]. Эти ветвящиеся фенотипы опосредованы прямым взаимодействием FAT4 и DCHS1 с RET, при этом потеря Fat4 приводит к сверхактивному каскаду RET-GFRA1-GDNF.[21]. Наконец, Foxd1-Cre-опосредованная потеря Sall1 в стромальном компартменте приводит к расширению мезенхимы колпачка, возможно, за счет прямого контроля экспрессии Fat4 с помощью SALL1.[112]; в этом случае влияние на зачаток мочеточника не изучалось.

Ясно, что клетки стромального клона оказывают прямое влияние на эпителиальный (зачаток мочеточника) и нефрогенный клоны, тем самым обеспечивая скоординированное развитие различных клонов для формирования функциональногопочка. Выполняются ли эти функции самими стромальными предшественниками или более поздними типами клеток в этой линии, еще предстоит определить, но подробный анализ гетерогенности этой линии, обсуждавшийся выше, может позволить идентифицировать новые маркерные гены, которые можно использовать в качестве драйверов Cre. изучить эти фенотипы более подробно.

Прародители нефроновПосле образования метанефрической мезенхимы она сначала функционирует, создавая специфическую среду для формирования первичной МП в точно правильном положении.[113-119]. Затем метанефрическая мезенхима способствует инициации морфогенеза ветвления МП, что необходимо для ее собственного выживания и организации в нефрогенной нише, обеспечивающей клетки для нефрогенеза до прекращения нефрогенной программы.[5,48,120]. Нефрогенная ниша (рис. 1) представляет собой сплоченную структуру из трех-пяти слоев клеток, где первый слой клеток тесно взаимодействует с эпителием МП, а остальная часть популяции окружена другими клетками-предшественниками и стромальными клетками. Живая визуализация ниши свидетельствует о том, что предшественники нефрона очень подвижны и активно взаимодействуют со всеми другими предшественниками и могут даже перепрыгивать из одной ниши в другую.[37,121,122].

Из-за повторяющегося ветвления UB нефрогенная ниша сталкивается с постоянной морфологической проблемой. Во-первых, недифференцированная популяция предшественников нефрона, которая первоначально представляет собой однородную нишу, окружающую кончик UB, должна разделиться на две отдельные популяции при бифуркации кончика. После этого клетки-предшественники должны оставаться в контакте с постоянно удлиняющимися, вновь образующимися кончиками. Соединение, установленное наиболее близкой к МП подгруппой предшественников нефрона с верхушечными клетками МП, является жизненно важным для целостности всей ниши. На молекулярном уровне это опосредовано, по крайней мере, через интегрин a8 (ITGa8), который активируется при контакте и сильно локализуется в проксимальных мембранах, соприкасающихся с верхушечным эпителием, где он взаимодействует с лигандом NPNT (нефронектин), присутствующим в МП.[123,124]. Предшественники нефрона экспрессируют многочисленные дополнительные белки адгезии, например, NCAM1, CDH2, -11 и CTNND1, которые, вероятно, способствуют сплочению ниш.[69,125,126].

Второй проблемой является активная сегрегация клеток в нефрогенной нише, которая имеет место только для определенных клеток, подвергающихся дифференцировочным сигналам в среде, полной перекрывающихся сигналов, одновременно стимулирующих оба фактора.самообновлениеи дифференциация. В-третьих, общее количество ниш и их объединенные объемы увеличиваются к концу органогенеза, но одновременно снижается количество клеток-предшественников нефрона в каждой отдельной нише. Пока все это происходит, каждая ниша должна поддерживать достаточное количество предшественников за счет обильной пролиферации, хотя длина клеточного цикла со временем увеличивается.[48,50,127].

Отдельные предшественники демонстрируют столбчатое выравнивание и удлиненную форму клеток, с аппаратом Гольджи, расположенным в дистальной половине клетки, но после отделения от кончика предшественники принимают более округлую форму, вероятно, отражающую динамические изменения в их клеточных адгезиях.[122,126,128]. К концу их существования локализация предшественников нефрона ограничивается положением более латеральным по отношению к кончику.[48], предполагая уменьшение регулирующего влияния UB на организацию ниши. Более того, у старых и молодых предшественников нефрона обнаруживаются явные признаки прогрессирующего старения, включая различия в биогенезе рибосом, продолжительности клеточного цикла и составе внеклеточного матрикса.[127].

CISTANCHE добавкиУЛУЧШИТ ФУНКЦИЮ ПОЧЕК / ПОЧЕК

Молекулярные детерминанты предшественников нефронаПодобно предшественникам собирательных трубочек, предшественники нефрона также представляют гетерогенную популяцию. Прогениторы обнаруживают различия, особенно в продолжительности их клеточного цикла и профилях экспрессии, например, гомеобокса 2, связанного с sine oculis (SIX2), и трансактиватора 1, взаимодействующего с Cbp/p300- (CITED1), которые связаны со статусом дифференцировки любого данного прародитель[5,129,130]. Точные механизмы, с помощью которых формируются пространственно различные подгруппы предшественников, нуждаются в дальнейшем изучении, но, по-видимому, предшественники нефрона не клонально расширяются, поскольку каждая дочерняя клетка довольно стохастически рассеивается после клеточных делений.[50,122,131]. Наиболее недифференцированные NP экспрессируют высокие уровни SIX2 и CITED1 и медленно самообновляются в течение длительного клеточного цикла. Коммитированные предшественники больше не экспрессируют CITED1 и имеют более низкий уровень SIX2, быстрее циклируются и восприимчивы к индукции нефронов.[50,132]. В то время как Six2 необходим для сохранения недифференцированных предшественников нефрона, Cited1, даже в отсутствие его близкого члена семьи Cited2, кажется несущественным для поведения предшественников.[5,133,134].

Недавние сообщения предполагают определенную гибкость в детерминации предшественников нефрона, поскольку те предшественники, которые экспрессируют Wnt4 и, таким образом, молекулярно индуцируются для пути дифференцировки, все еще могут выходить из структур предшественников нефрона, чтобы снова присоединиться к недифференцированной нише.[135]. Эти беглецы ведут себя отлично от большинства индуцированных предшественников, так как они подавляют экспрессию Wnt4 и вновь приобретают профиль предшественника, который способен поддерживать их долгосрочный характер.самообновлениевместимость[135,136]. Это, вместе с высокой общей подвижностью, подтверждает представление о сложных молекулярных сетях в регуляции предшественников нефрона, где уровни передачи сигналов могут играть большую роль, чем предполагалось ранее. Действительно, было высказано предположение, что изменения в уровнях передачи сигналов способствуют прекращению нефрогенеза, во время которого предшественники нефрона выходят из недифференцированной ниши с ускоренной скоростью, не демонстрируя резкого снижения пролиферации или усиления апоптоза.[13,47-50,127,137-139]. Эти данные указывают на то, что пул предшественников истощается из-за повышенной дифференцировки, которая истощает нишу предшественников нефрона к четвертому дню постнатального развития у мышей и в течение последних недель беременности у людей.

Поддержание Nephron Progenitor зависит от активности классического сигнального путиЗа последние двадцать или около того лет транскрипционная регуляция поддержания предшественников нефрона и индуктивные сигналы, запускающие дифференцировку предшественников нефрона в направлении судьбы нефрона, были в центре интенсивных исследований.[34,56,140-142]. Большинство сигнальных путей, которые активны во время эмбриогенеза, также участвуют в регуляции предшественников нефрона.[3,18,58,143]. Различная роль внутриклеточных каскадов, активируемых ниже по течению взаимодействия лиганд-рецептор, только предстоит раскрыть.[4,144]. Ради этого обзора мы сосредоточимся на роли WNT/p-catenin, IGF2/FGF, микроРНК и mTOR-индуцированной передачи сигналов в поддержании и истощении предшественников нефрона.

Путь ЗНТКлассические эксперименты по индукции и использование химических агонистов/антагонистов продемонстрировали, что транзиторная активация WNT/p-катенина индуцирует клетки-предшественники нефрона, расположенные в мезенхиме колпачка, подвергаться трансформации мезенхимы в эпителий и впоследствии дифференцироваться в эпителий нефрона.[145-148]. Эта точка зрения подтверждается ранними исследованиями инактивации генов, которые установили потребность Wnt4 и Wnt9b для дифференцировки нефронов и предложили некоторую функциональную избыточность при активации NOTCH.[149-151]. Активация p-катенина (CTNNB1) посредством его принудительной стабилизации в SIX2-положительных предшественниках нефрона индуцирует дифференцировку нефрона, но было показано, что он также поддерживает пул недифференцированных предшественников нефрона за счет прямого регуляторного взаимодействия с SIX2 и сотрудничества с MYC.[136,148,152,153]. Уровень активации сигнала, по-видимому, является ключевой детерминантой клеточного исхода пути p-catenin/WNT.

Соответственно, тонкие изменения в уровнях сигнальной активности, по-видимому, критически определяют судьбу пула предшественников нефрона, поскольку было показано, что Wnt9b также поддерживает поддержание предшественников, позитивно регулируя пролиферацию.[154,155]. Другой лиганд WNT, происходящий из UB, Wnt11, необходим для нормального поддержания предшественников нефрона благодаря его функции в опосредовании взаимодействия между предшественниками и верхушечными клетками UB.[128]. Модуляция сигнальной активности WNT посредством R-спондинов 1 и 3, вероятно, участвует в регуляции уровня передачи сигналов, но точные механизмы еще предстоит изучить, поскольку инактивация R-спондинов оказывает лишь слабое влияние на размножение предшественников.[156]. Доминирование пути WNT/p-catenin подвергалось сомнению в исследованиях, выявляющих экспрессию NFAT и Ca2 плюс сигнальных компонентов на протяжении всего нефрогенеза.[157-159], но их точные роли ждут дальнейших функциональных доказательств.

Индуцированная FGF передача сигналов рецепторной тирозинкиназыСпецификация и выживание нефрогенного клона требуют функциональной передачи сигналов FGF.[160]. Скрининг in vitro лигандов, поддерживающих предшественники нефрона, позволил предположить, что FGF 1, 2, 9 и 20, а также эпидермальный фактор роста (EGF), который может нуждаться в совместной функции с FGF, могут способствовать их пролиферации.[161]. Исследования генетической инактивации показывают, что передача сигналов ниже рецепторов FGF 1/2, специфически индуцируемая FGF9 и -20, по-прежнему имеет решающее значение для поддержаниясамообновлениепоскольку инактивация лигандов Fgf1 и -2 по отдельности или в комбинации не влияет на предшественники нефрона[160,162-164]. Точно так же, как показано для линии UB, отрицательный регулятор RTK SPROUTY1 функционирует, чтобы сбалансировать соответствующий уровень положительной передачи сигналов в нефрогенной нише, чтобы контролировать стволовость предшественников.[119,165-168]. Популяционные внутриклеточные каскады, вызываемые ниже по течению от FGFR в предшественниках нефронов, включают MAPK/ERK, MAPK/JNK и PI3K.[87,121,169-171]. Специфическая для предшественников нефрона инактивация MAPK/ERK (шесть2- TGCtg/ plus ;Mek1fl/fl;Mek2-/-) приводит к повреждению предшественникасамообновлениеи дезорганизация ниши предшественников из-за сниженной экспрессии PAX2, которая необходима для поддержания идентичности предшественников нефрона и нормальной функции взаимодействия ITGA8-опосредованного ниши с внеклеточным матриксом.[87,105,123,172]. Наряду с дополнительными дефектами прогрессирования дифференцировки предшественников нефрона фенотип инактивации MAPK/ERK, специфичный для предшественников нефрона, демонстрирует близкое сходство с потерей FGF8/9/20, что подтверждает его важную функцию медиатора множественных сигнальных функций FGF, которые, вероятно, место через регулирование PAX2[87,160,162].

Постоянная потеря предшественников нефрона останавливает развитие почекБыло продемонстрировано, что синергетическое действие не только PI3K с передачей сигналов WNT/p-catenin, но также с BMP-индуцированной передачей сигналов JNK и FGF9 обеспечивает правильное развитие клеточного цикла и стволовость в предшественниках нефрона.[121,138,173]. Однако молекулярные причины, приводящие к окончательному истощению предшественников нефрона в конце органогенеза, еще только предстоит выявить.

Экспериментальная абляция нефрона путем криоповреждения в раннем постнатальном периоде, когда у мышей все еще присутствуют предшественники нефрона.почка,указывает на то, что дополнительные предшественники нефронов не могут быть рекрутированы в место повреждения, и поддерживает мнение о том, что окончательное число нефронов предопределено при рождении у мышей.почки [174]. Недавние публикации показывают, что, по крайней мере, индуцированная BMP передача сигналов SMAD и активность рапамицина (mTOR) у млекопитающих могут быть вовлечены в определение времени потери предшественников нефрона, в то время как для их окончательного истощения явно требуется правильный состав микроРНК.[138,175-177].

В 2015 году Оксбургская группа сообщила, что химическое ингибирование передачи сигналов BMP/SMAD1/5 с помощью LDN-193189 приводит к гиперпластическимпочкис большим количеством нефронов, чем у получавших носительпочки [138]. Несмотря на их идентификацию синтетической ниши предшественников нефрона, способной к размножению предшественников, ингибирование BMP не используется для долгосрочных культур предшественников нефрона или в протоколах дифференцировки стволовых клеток.почкаорганоиды[138,178-180].

Было показано, что генетическое снижение дозы ингибитора mTOR Hamartin (Tsc1) поддерживает клетки NP на один день дольше, чем у контрольных мышей, и увеличивает количество нефронов на 25 процентов.[175]. Более резкое постнатальное поддержание предшественников нефрона было обнаружено у мышей, сверхэкспрессирующих РНК-связывающий белок Lin28, который регулирует экспрессию множества генов либо путем прямого связывания с мРНК, либо путем блокирования процессинга Let7-семейства микроРНК.[177]. Соответственно, подавление Let-7 само по себе значительно продлевает продолжительность жизни предшественников нефрона и приводит к улучшениюпочки функциональныепараметры[176]. Эти эксперименты предполагают, что отмененная регуляция уровней и стабильности мРНК, приводящая к широкому увеличению активации генов, может преодолеть нормальную программу прекращения нефрогенеза. Несмотря на большой потенциал модуляции регуляции микроРНК, эти модели демонстрируют либо прямой онкогенез, либо ассоциированы с повышенной активацией локуса Igf2/H19, который является наиболее распространенным онкогеном в педиатрии.почкарак, известный как опухоль Вильмса[181,182].

Причина опухолей ВильмсаВ течение долгого времени единственными известными генами, мутировавшими или нерегулируемыми в опухолях Вильмса, были WT1, IGF2 и гены, связанные с канонической передачей сигналов WNT (CTNNB1, WTX/AMER1), но недавние крупномасштабные проекты по секвенированию значительно расширили число генов. гены, связанные с онкогенезом Вильмса. В качестве отличного недавнего обзора о генетике опухолей Вильмса доступен[183], здесь мы сосредоточимся на некоторых более крупных темах и их значении для понимания биологии опухолей Вильмса по отношению кпочкаразработка.

Все гены опухоли Вильмса первой группы экспрессируются и непосредственно участвуют в контроле клеток-предшественников нефрона. Эти гены включают факторы транскрипции WT1, CTNNB1, SIX1, SIX2, EYA1 и MYCN. Логическим выводом из этого будет то, что нарушение нормальной биологии NPC является первопричиной опухолей Вильмса.

Ко второй группе генов опухоли Вильмса относятся гены-процессоры микроРНК (miRNAPG), ответственные за биосинтез микроРНК. В эту группу входят DROSHA, DICER, DGCR8, XPO5, TARBP2, LIN28 и DIS3L2. Биологическое обоснование их мутаций при опухоли Вильмса неясно. Поразительно, однако, что мутации в таком, по-видимому, общем важном биологическом процессе вызывают такую ​​явную и тканеспецифическую проблему развития. Было бы интересно увидеть, приводят ли мутации miRNAPG в опухолях Wilms к изменениям в специфических miRNAs или семействах miRNA и их мишенях. Если это так, это может указывать на специфические роли этих микроРНК в норме.почкаразработка.

Третья тема, появляющаяся в группе генов опухоли Вильмса, включает ответы на повреждение ДНК в целом или репарацию повреждений двухцепочечной ДНК (дцДНК), в частности, как показано на примере CHEK2, TP53, FANCD1 (BRCA2) и FANCN (PALB2). ) мутации. Мутации в генах путей повреждения двухцепочечной ДНК в основном связаны с раком молочной железы и яичников. Как и в случае с мутациями miRNAPG, примечательно обнаружение множественных генов в этом пути, мутировавших при таком специфическом заболевании развития, как опухоли Вильмса, что может свидетельствовать о том, что ранние развивающиесяпочка, возможно, именно NPC, обладает неожиданной чувствительностью к нарушению этого процесса.

Не только идентификация генов, мутировавших в опухолях Вильмса, и тип их клеток или характерные для стадии паттерны экспрессии могут быть информативными для понимания биологии опухолей Вильмса, но мутации, обнаруженные в конкретных генах, также могут содержать важные подсказки. В некоторых случаях эти корреляции генотип-фенотип напоминают известные очаговые мутации других типов рака или отражают важный, известный контроль аминокислот, как мутации, обнаруженные в TP53.[184]. В других случаях причина специфических мутаций, обнаруженных в опухолях Вильмса, остается неясной. Например, все мутации, обнаруженные в SIX1 и SIX2, являются мутациями Q177R. Это само по себе уже предполагает, что это не простые мутации с потерей функции, поскольку большинство мутаций с потерей функции в SIX1 вызывают бранхиотический синдром (BOS) типа 3, который характеризуется аномалиями второй жаберной дуги и пороками развития уха. вызывая потерю слуха, но не опухоль Вильмса или другиепочечныйаномалии[185]. SIX1 и SIX2 кодируют регуляторы транскрипции, и дальнейший анализ мутации SIX1-Q177R показал, что она приводит к ослаблению его последовательности-специфического связывания ДНК и экспрессии дополнительных генов-мишеней, не активированных SIX1 дикого типа.[184]. Точно так же мутации в CTNNB1 имеют неожиданное предпочтение в отношении специфической мутации остатка серина.[184,186]. Серин 45 является одним из четырех остатков, участвующих в контроле стабильности p-катенина (белка, кодируемого CTNNB1), но причина, по которой серин 45 преимущественно поражается в опухоли Вильмса, а не три других остатка, которые мутируют при многих других типах рака, заключается в следующем. Неизвестный. Выяснение причин такого специфического дарвиновского мутационного отбора в опухолях Вильмса не только поможет нам понять причины опухолей Вильмса и, возможно, откроет новые терапевтические возможности, но также предоставит уникальные генетические точки входа в молекулярный механизм белков, участвующих в общем и впочкаразвития в частности.

Происхождение опухолей ВильмсаНе все опухоли Вильмса одинаковы. Различные гистологические типы связаны с разными генами; некоторые мутации могут быть предпочтительно обнаружены в сочетании с некоторыми другими мутациями, и некоторые из этих мутаций могут быть инициирующими мутации, в то время как другие могут быть вовлечены в прогрессирование опухоли.[183]. Тщательный функциональный анализ специфических мутаций, обнаруженных в опухолях Вильмса в контексте развивающегосяпочка,использование моделей животных и/или органоидов необходимо для понимания биологии опухолей Вильмса и ее значения для нормальногопочкаразработка.

Однако генетика опухолей Вильмса — это только часть истории. Другим важным аспектом является идентификация клеточного типа или стадии развития, на которых происходят мутации опухоли Вильмса и для которых они отбираются, поскольку это обеспечивает биологическую основу для онкогенеза. Многие линии доказательств указывают на нарушение нефрогенной линии как на первичный дефект, ведущий к опухолям Вильмса. Прежде всего, нефрогенные остатки, которые считаются предшественниками опухолей Вильмса, гистологически напоминают типы клеток и структуры, которые обычно обнаруживаются только в развивающихсяпочки [187]. Предыдущие анализы экспрессии идентифицировали ранние стадии нефрогенной линии как источник опухолей Вильмса.[188]. Более обширное профилирование экспрессии показало, что разные, клинически отличные подтипы могут быть прослежены до разных стадий развития нефрогенной линии.[189]. Соответственно, когда мы мутировали Wt1 на разных стадиях развития нефрона у условно нокаутных мышей, мы обнаружили, что результирующие паттерны экспрессии по всему геному напоминали различные клинические подтипы, при этом инактивация Wt1 до МЕТ приводила к паттернам экспрессии, напоминающим WT1- мутантные опухоли (включая признаки развития эктопической ткани), в то время как инактивация после MET напоминала опухоли дикого типа 1-WT[190]. Все это вместе с идентификацией мутаций во многих генах, выраженных и существенных для ранней нефрогенной линии, дает очень убедительный аргумент в пользу того, что нарушение этих клеток является первичным дефектом, который инициирует онкогенез Вильмса. Однако это не означает, что каждая опухоль Вильмса имеет одинаковую стадию развития. Очень возможно, что опухоли, возникающие в результате разных классов мутаций, как обсуждалось выше, имеют различное генетическое происхождение, даже в пределах нефрогенной линии.

Другой способ взглянуть на происхождение опухолей Вильмса — через его раковые стволовые клетки. Лаборатория Декеля показала, что стволовые клетки рака опухоли Вильмса определяются по экспрессии NCAM1 в сочетании с активностью для анализа AldeFluor™ (STEMCELL Technologies, Кельн, Германия). Инъекции всего 200 двойных положительных клеток голым мышам было достаточно для образования опухоли, и она могла воспроизвести всю сложность исходной опухоли.[191]. Идентификация маркеров стволовых клеток опухоли Вильмса важна с терапевтической точки зрения, поскольку авторы показали, что лечение трансплантированных мышей цитотоксическими препаратами, конъюгированными с антителами NCAM1, может эффективно уничтожать трансплантированные опухоли. Впоследствии было показано, что продолжающееся пассирование этих ксенотрансплантатов обогащает бластемный компонент исходной опухоли, который равномерно экспрессирует SIX2.[192]. Это соответствует раннему нефрогенному происхождению и предполагает, что раковая стволовая клетка опухоли Вильмса является мутантной версией нормальной клетки-предшественника нефрона, обнаруживаемой в мезенхиме покрышки развивающейся клетки.почка.

CISTANCHE таблетки добавкиУЛУЧШИТ ФУНКЦИЮ ПОЧЕК / ПОЧЕК

В настоящее время существуют те же предостережения относительно потенциальных различий между отдельными классами опухолей Вильмса, что обсуждались ранее. Они зависят от точной инициирующей мутации и могут также относиться к происхождению (или даже существованию) раковых стволовых клеток опухоли Вильмса, но лучшее понимание происхождения этих клеток может быть важным фактором в понимании биологии опухолей Вильмса. Интересно, что возможность получения органоидов из эпителиальных тканей взрослых недавно была применена и кпочкадля образования «тубулоидов», в то время как использование ткани опухоли Вильмса по тому же протоколу приводило к «опухолевидным образованиям».[193]. Было показано, что тубулоиды происходят от здоровыхпочкаткани пациентов с опухолью Вильмса были отрицательными в отношении экспрессии SIX2, в то время как опухолевидные образования тех же пациентов демонстрировали высокую экспрессию SIX2. Было бы интересно посмотреть, участвует ли популяция стволовых клеток опухоли Вильмса (NCAM plus/Aldefluor plus или другая) в формировании этих опухолевидных образований и можно ли использовать этот метод в качестве альтернативы in vitro для идентификации таких клеток.

В последнее время накапливаются данные для дальнейшего уточнения идеи о том, что исходная клетка опухоли Вильмса является просто клеткой-предшественником нефрона, которая подхватила мутацию (мутации), инициирующую опухоль Вильмса. Например, тщательный анализ образцов опухоли Вильмса на наличие маркеров различных эмбриональныхпочкатипы клеток предположили, что клетки UB также могут быть обнаружены в опухолях.[194]. То же самое было обнаружено Young et al.[195], который сравнил данные одноклеточной РНК-секвенации из разныхпочечныйтипы рака, включая опухоли Вильмса, в клетки из нормальныхпочкив том числе эмбриональныепочка.Это подтвердило генетическое происхождение опухолей Вильмса, но также идентифицировало экспрессию генов, специфичных для клеток UB, в опухолях. Не менее интригующим является наблюдение, что в мышиных моделях с онкогенной активацией р-катенина в стромальном клоне косвенно затрагивается нефрогенный клон, в результате чего получается модель, которая больше напоминает опухоли Вильмса, чем когда активация проводилась непосредственно в нефрогенном клоне.[196]. Интересно, что подобное явление наблюдается в желудочно-кишечном тракте, где мутации в Lkb1 приводят к онкогенезу только при стромальной экспрессии.[197].

Есть несколько возможных объяснений этим наблюдениям. Одним из объяснений может быть то, что опухоли Вильмса или, по крайней мере, некоторые из них, происходят из еще более ранней стадии развития, чем считается в настоящее время, подобно метанефрической мезенхиме, когда некоторые гены опухоли Вильмса с важными контрольными ролями NPC уже экспрессированы и, возможно, даже раньше. разделение эпителиальных, нефрогенных и стромальных клонов, чтобы объяснить включение клеток зачатка мочеточника в опухоль. В качестве альтернативы происхождение и причина опухолей Вильмса могут быть связаны с нарушением связи между клонами, а не с клеточно-автономным эффектом инициирующей мутации. Такие сценарии, а также другие, которые могут быть в равной степени возможными, указывают на трудности в попытках вывести происхождение опухолей Вильмса из конечного продукта, конечной опухоли. Следует помнить, что мутации, инициирующие опухоль Вильмса, происходят во время быстрого процесса развития, и даже если каждая опухоль Вильмса представляет собой «случай нарушения развития».[198], это нарушение может не привести к немедленной блокировке. Если мутантные клетки не будут немедленно заблокированы, мы не можем просто предположить, что они будут продолжать развиваться, как обычно.

Тщательное моделирование различных мутаций в контексте их нормального развития необходимо для полного понимания происхождения опухолей Вильмса. Для этого будут необходимы модели животных, хотя они технически сложны (как обсуждалось в[7]). В качестве альтернативы, полученные из иПСК человекапочкаОрганоиды с генетическими аберрациями, имитирующими те, которые обнаруживаются в опухолях Вильмса, могут оказаться полезными, но еще предстоит выяснить, позволяют ли контролируемые условия культивирования, предназначенные для дифференцировки органоидов, клетке с мутацией опухоли Вильмса делать то же самое, что и в настоящей опухоли.почка. Комбинация in vivo и in vitro/органоидных подходов, вероятно, необходима для полного понимания происхождения опухолей Вильмса.

ВыводыРазвивающийсяпочкаостается важной моделью для изучения многих аспектов развития органов млекопитающих, и большинство биологических путей и процессов необходимы для правильного развития органа. В частности, контроль стволовых клеток и клеток-предшественников обеспечивает важную связь между базовой биологией развития, регенеративной медициной и болезнью. Понимание биологии опухолей Вильмса и их происхождения не только улучшит клинические возможности лечения, но и обеспечит естественную экспериментальную систему поведения этих стволовых клеток во время лечения.почкаразработка.