XIV международная молодёжная школа им А С Саенко

XIV международная молодёжная школа им. А. С. Саенко «Современные проблемы радиобиологии» Хромосомная радиочувствительность эмбриональных стволовых клеток и их дифференцированных производных А. Н. Богомазова, ИОГен РАН

Плюрипотентные клетки IN VIVO Внутренняя клеточная масса бластоцисты IN VITRO Эмбриональные стволовые клетки (h. ESC) Клетки с индуцированной плюрипотентностью (i. PS cells) www. independent. com www. abcam. com

Хромосомная нестабильность характерна для ранних стадий эмбриогенеза De novo хромосомные нарушения, наблюдаемые на стадии дробления • Анеуплоидия Только 10% эмбрионов имеют нормальный кариотип во всех бластомерах на стадии дробления Эмбриональные стволовые клетки (ч. ЭСК) • Однородительская дисомия • Делеции • Дупликации • Амплификации Некоторые линии ч. ЭСК сохраняют нормальный кариотип на протяжении длительного культивирования in vitro • Плюрипотентность = повышенная хромосомная стабильность? • Существует негативная селекция аберрантных плюрипотентных клеток ?

Число аномальных эмбрионов уменьшается с увеличением срока беременности Только 10% эмбрионов имеют нормальный кариотип во всех бластомерах на стадии дробления Только 25% эмбрионов на стадии бластоцисты полностью состоят из кариотипически нормальных клеток На 3 -недельном сроке развития частота эмбрионов с хромосомными аномалиями составляет менее 10% У новорождённых частота хромосомных аномалий составляет 0. 6%

Изогенные дифференцированные клетки Плюрипотентные клетки h. ESM 01 f h. ESMK 05 h. ESKM 05 f i. PS 12 HUVEC Первичные фибробласты HS 27

Радиочувствительность хромосом на G 2 стадии (G 2 -тест) • Гамма-облучение в дозе 1 Гр • Фиксация через 2 часа после облучения • Анализ метафаз и учёт аберраций хроматидного типа Хроматидные фрагменты Хроматидные обмены

Плюрипотентные клетки не отличаются от соматических клеток по уровню хроматидных фрагментов в G 2 -тесте

Частота хроматидных обменов значительно выше у плюрипотентных клеток • Негомологичная рекомбинация (NHEJ) работает с большим количеством ошибок в ЭСК?

Каков механизм формирования хроматидных обменов на поздней G 2 -стадии? Одноударный механизм Линейная дозовая зависимость Y=c+α*D Двуударный механизм Дозовая зависимость с квадратичной компонентой Y=c+β*D 2 или Y=c+α*D+β*D 2

Частота хроматидных обменов имеет квадратичную дозовую зависимость • Y=c+β*D 2 Квадратичная дозовая зависимость соответствует двуударному механизму формирования обменов (NHEJ).

Ингибирование DNA-PK значительно увеличивает частоту фрагментов • DNA-PK подавляет образование хроматидных фрагментов в G 2 -тесте в обоих типах клеток

Ингибирование DNA-PK снижает частоту обменов только в ЭСК • • Активность DNA-PK связана с большим числом ошибок в ЭСК, но не в дифференцированных клетках Быстрый, склонный к ошибкам, DNA-PK-независимый путь негомологичной рекомбинации предположительно работает в соматических клетках на поздней G 2 -стадии.

Плюрипотентность = повышенная хромосомная стабильность? Существует негативная селекция аберрантных плюрипотентных клеток ? НЕТ Вероятно, ДА

Cell competition Johnston, 2009

Благодарности С. Л. Киселев М. А. Лагарькова Л. В. Цховребова М. В. Шутова А. А. Семиошкин F. M. Wagner С. В. Седов § РФФИ