Для построения нейродегенеративных моделей In Vitro чаще всего используются следующие два вида клеток: SH-SY5Y (клетки человеческой нейробластомы) и PC12 (клетки феохромоцитомы крыс). SH-SY5Y – клетки опухоли, происходящей из нейробластов (зародышевых нервных клеток). Они могут дифференцироваться в нейроноподобные клетки под воздействием факторов роста (NGF), имитируют свойства дофаминергических нейронов и поэтому могут служить для изучения заболеваний, связанных с дофаминергическими путями, как болезнь Паркинсона. Причины использования этих клеточных линий очевидны и логичны.Со вторым видом всё обстоит немного иначе. Дело в том, что PC12, клетки феохромоцитомы, — это клетки опухоли надпочечников, и факт их использования для изучения нейродегенерации может вызвать у неподготовленного человека замешательство. Но их использование имеет также свой обширный и логичный список причин.
PC12, как и клетки нейробластомы, способны к дифференцировке под воздействием NGF, в следствие которой приобретают нейроноподобные свойства, такие как вырастание многочисленных нейритов и формирование синапсов. После этих трансформаций они демонстрируют электрофизиологические свойства, подобные свойствам нейронов, и способность к моделированию синаптической пластичности. Также похожими на нейрональные клетки PC12 делает то, что они способны вырабатывать, хранить и высвобождать нейромедиаторы, включая дофамин и ацетилхолин, и экспрессировать множество нейрональных маркеров. Способность производить дофамин предоставляет исследователям возможность использования этих клеток для моделирования болезни Паркинсона с помощью введения токсических веществ, типично повреждающих дофаминергические нейроны, таких как MPTP или 6-гидроксидофамин (6-OHDA). На поверхности клеточной мембраны PC12 находятся NMDA рецепторы, регулирующие в центральной нервной системе синаптическую пластичность и когнитивные функции. Использование PC12 также объясняется легкостью культивирования. Клетки PC12 легко адаптируются к росту в стандартных условиях лабораторного культивирования. Они могут расти в подвешенном состоянии или прикрепляться к подложке, что делает их гибкими для различных типов экспериментов. Они способны к быстрому делению и воспроизводству в культуре, что позволяет лабораториям эффективно наращивать необходимое количество клеток для экспериментов.
Для построения нейродегенеративных моделей на клетках PC12 применяется трансфекция, то есть введение в клетку чужеродной нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК). Например, введение мутантного гена белка-предшественника бета-амилоида (APP) часто используется для модели Альцгеймера, характеризующейся чрезмерной продукцией бета-амилоидов. Для создания условий, обеспечивающих повреждения клеток PC12, схожие с болезнями, которые эти модели имитируют, используется введение различных веществ, индуцирующих окислительный стресс, апоптоз, воспаление или нарушающих холинергическую трансмиссию. Наиболее часто используемыми вводимыми субстанциями являются пероксид водорода, бета-амилоиды, глутамат и ионы различных металлов.
Несмотря на преимущества, модели с использованием PC12 имеют ряд существенных ограничений. Даже после дифференцировки под воздействием NGF клетки PC12 не приобретают полностью нейронный фенотип. Их морфология становится похожей на нейроны с образованием отростков, но они не обладают полным набором свойств зрелых нейронов, таких как формирование полноценных синапсов или способности активно генерировать потенциалы действия – электрохимические сигналы, распространяющиеся по нейритам и обеспечивающие коммуникацию. Клетки PC12 являются клетками крысиного происхождения, и, хотя многие фундаментальные аспекты клеточной биологии остаются консервативными между видами, многие молекулярные и генетические аспекты могут значительно отличаться у человека. Клеточные линии, взятые из опухолей, могут иметь мутации и эпигенетические модификации, не соответствующие нормальным нейронам. Важные аспекты нейродегенерации, такие как воспаление, системные метаболические изменения и участие иммунной системы, не могут быть полностью отображены на уровне одной клеточной линии. Ответы клеток PC12 на лекарственные препараты могут не полностью совпадать с ответами в более сложных системах, как целый человеческий организм. Именно поэтому результаты, полученные на моделях с использованием PC12, требуют подтверждения на более сложных моделях, таких как трехмерные культуры тканей и живые организмы.
Последнее редактирование:
