Различаются три периода пренатального развития: (а) герминальный (около 2 недель), (б) эмбриональный (около 6 недель) и (в) фетальный (около 30 недель - вплоть до рóдов).
(а) Герминальный период. Оплодотворённая яйцеклетка, или зигота, существует около двух недель. В течение этого времени происходит её быстрое дробление и первичная организация клеток в виде бластоцисты, которая погружается в стенку матки. Закладываются структуры, которые обеспечивают питание и защиту организма: амнион, хорион, желточный мешок, плацента, пупочный канатик (пуповина). Период завершается формированием зародыша, или эмбриона.
(б) Эмбриональный период. Сформировавшийся зародыш, или эмбрион, в течение шести недель (с третьей по восьмую неделю беременности) приобретает черты, присущие только человеку.
- Эмбриональные герминальные клетки – тип плюрипотентных эмбриональных клеток.
Источником плюрипотентных стволовых клеток эмбриона является внутренняя клеточная масса бластоцисты (эмбриональные стволовые клетки - ЭСК) и примордиальные (первичный, примитивный) герминальные клетки (герминальные стволовые клетки - ГСК). Стволовые клетки, полученные из ПЗК, называются эмбриональными герминативными клетками (ЭГК) и являются предшественниками клеток спермы и яйцеклеток.
Вильсон (Е. В. Wilson, 1896) еще в первом издании своей книги «Клетка в развитии и наследственности» предположил существование стволовых клеток, обеспечивающих поддержание сперматогенеза.
Герминативные стволовые клетки в яичниках млекопитающих самоподдерживаются во время эмбриогенеза, и уже к моменту рождения продукция ооцитов заканчивается.
- Закладка и развитие герминальных клеток.
В раннем эмбриогенезе несколько клеток предназначено, чтобы стать примодиальными зародышевыми клетками. Эти клетки распознаются по специфичной для зародышевой линии транскрипционной активности, со специфической экспрессией транскрипционного фактора Okt4 и продукта дрозофилийного гена VASA. Примордиальные зародышевые клетки распознаются также по экспрессии щелочной фосфатазы.
Щелочная фосфатаза (англ. Alkaline phosphatase, ALP, ALKP) — фермент гидролаза, отщепляющая фосфат (дефосфорилирование) от многих типов молекул, например, нуклеотидов, белков и алкалоидов. Фермент проявляет наибольшую активность в щелочной среде.
- фермент, участвующий в транспорте фосфора через мембрану клеток и являющийся показателем фосфорно-кальциевого обмена.
После миграции в недифференцированные гонады эти клетки дифференцируются в предшественники зародышевых клеток самок или самцов в зависимости от половой дифференцировки гонад. Необратимое решение принимается, когда эти клетки или вступают в мейоз, чтобы стать ооцитами, или арестовываются, когда начинает формироваться семявыносящий тяж, чтобы сформировать яички. Передача сигналов об этих событиях передаётся через соматические клетки. Этот механизм позволяет примордиальным зародышевым клеткам самцов сохранить пролиферативную активность для поздних стадий тестикулярного развития, чтобы дифференцироваться в гоноциты и стать новым типом стволовых клеток, недифференцированным сперматогонием, который даст миллионы дифференцирующихся зародышевых клеток у взрослых. Гоноциты определяются по их морфологическим характеристикам и функциональным свойствам реанициации митотической активности, ассоциированной с формированием первой генерации сперматогоний типа А. Сперматогонии также определятся на основании их морфологии, включая присутствие гетерогенного субнабора клеток, содержащих недифференцированные (стволовые клетки) и дифференцирующие клетки.
- У словия культивирования и особенности поведения эмбриональных герминальных клеток в культуре.
В 1998 году группе Shamblott - Gearhart впервые удалось выделить ГСК из ранних эмбрионов (5-9 недель гестации (Гестация – это период вынашивания плода в матке.) человека. Однако, получение этих уникальных клеток из ранних эмбрионов человека вызывает этические противоречия.
Первичные зародышевые клетки (ПЗК) выделяли из крови эмбрионов 13-14 стадии и гонад 19 стадии развития. Для культивирования ПЗК из крови использовали питательную среду, в которой предварительно культивировались клетки гонад. При этом ПЗК, находящиеся в крови, прикрепляются к подложке культивирования и делятся, формируя колонии на 7-9 день культивирования. При обработке реактивом Шиффа эти клетки окрашиваются в малиново-красный цвет. Р еактив Шиффа ( водный раствор фуксинсернистой кислоты (формулы I или II), служит для качественного обнаружения альдегидов).
Тератома - это опухоль, содержащая многие типы клеток на различных стадиях созревания, образующаяся преимущественно в гонадах.
Кроме того, примордиальные половые клетки от эмбрионов мыши 8,5 и 12,5 ED (дней беременности) при определённых условиях культивирования могут давать начало плюрипотентным стволовым клеткам. Такие клетки, называемые эмбриональными герминальными (ГСК) обладают способностями к дифференцировке, сходными с эмбриональными стволовыми (ЭС) клетками, полученными из внутренней клеточной массы бластоцисты.
Клетки данного типа имеют небольшой размер – в пределах 10 мкм, очень большое ядро. На молекулярном уровне эти клетки экспрессируют регуляторные белки, транскрипционные факторы Oct4, Nanog, Sox2, поверхностные маркеры SSEA1, Tra-1-60, Tra-1-81, отсутствует экспрессия маркеров, которые характерны для клеток каких-либо типов тканей, также есть экспрессия типично эмбриональных белков (щелочная фосфатаза фетального типа (встречающаяся только у плода), овальбумин и прочие). - Альтернатива ЭСК
Клетки, вырабатывающиеся в яичках взрослого человека, могут стать реальной альтернативой эмбриональным стволовым клеткам. Терапия с использованием стволовых клеток является перспективным направлением современной медицины. Наибольший интерес представляет полипотентность - способность эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) дифференцироваться в любые типы клеток, тканей и органов; в перспективе ЭСК могут использоваться для "ремонта" поврежденных структур.