Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSCs), как известно, являются биологически преобразованными клетками посредством перепрограммирования соматических клеток. iPSCs впервые были изучены у мышей в 2006 двумя разными исследователями Takahashi и Yamanaka [1], а позднее они получены и у людей [2]. Интересно, что исследователи сообщили, что инъекции iPSCs из соматических клеток в мышиный тетраплоидный бластоцист продемонстрировали полную способность к репродукции, предоставив тем самым доказательство тотипотентности iPSCs [3, 4]. iPSCs, действуют с помощью того же самого механизма, что и эмбриональные стволовые клетки (ESC), могут высвобождать гены маркеры эмбриональных стволовых клеток и демонстрируют мощную способность к самообновлению, а также потенциал к дифференцировке. Более того, некоторые исследования сообщили, что iPSCs могут далее дифференцироваться к кардиомиоциты [5-7].

Кроме того, iPSCs имеют значительные преимущества над ESC благодаря своему соматическому источнику происхождения, они обходят большинство этических возражений относительно технологии ESC. Более того, они демонстрируют неограниченную способность к само-обновлению и способность дифференцироваться в разные клетки человека. Эти клетки поставляются неограниченно соотв. источником плюрипотентных стволовых клеток, подавая надежду новой генерации для клинических и диагностических реформ в медицине.[8]. В частности, iPSCs пригодны не только для новой клеточной терапии, но и также для моделирования болезней, поиска лекарств и онтогенетических исследований.

При постоянном росте репрограммирующих стратегий, iPSCs человека были получены из многих тканей человека, таких как кератиноциты [9], клетки крови [10], и тканей вне костного мозга [11], а также фиброблстов. Эффективность репрограммирования этих тканей различается, предполагается, что источник клеток является важным детерминантом эффективности репрограммирования [12, 13].

Идеальный клеточный источник стволовых клеток д. удовлетворять нескольким качествам, таким как доступность, чувствительность и универсальность [14]. Удк в 1972, ученые успешно выделяли жизнеспособные клетки из мочи плодов [15]. В 2011, происходящие из мочи iPSCs (UiPSC) были получены путем репрограммирования клеток мочи человека [16]. Мочевая система человека состоит из разнообразных сетей небольших канальцев, представляющих довольно большую общую область поверхности , сравнимую с кожей. Ежедневно огромные количества клеток слущиваются в мочевой системе, включая мочеточники и мочеиспускательный канал [17]. Более того , продукция мочи является китическим физиологическим процессом для собственно гомеостаза у людей. Было предположено, что репрограммирование клеток из мочи в кардиомиоциты может стать потенциальным неинвазивной стратегией при сердечно-сосудистых болезнях. i

Кроме того, происходящие из мочи iPSCs могут быть дифференцированы в широкий круг клеток с существенными преимуществами, включая мочевые эпителиальные клетки, эндотелиальные клетки, нервные клетки, скелетные миогенные клетки, остеобласты, адипоциты и хондроциты [18] (see Figure 1). Метод получения мочевых клеток человека относительно прост, незатратный, воспроизводимый и неинвазивный, в частности пригоден для детей и ранимого населения старшего возраста [19, 20].

Figure 1 Reprogramming of urine cells and differentiation of UiPSCs.

В соответствии с ежедневной физиологией у людей слущивается приблизительно от 2000 до 7000 клеток в мочевой системе. Эти клетки не повреждены и могут быть использованы для исследований in vitros [21]. Однако, имеются противоречия относительно источника мочевых клеток, способных генерировать стволовые клетки. Согласно недавнему анализу профиля экспрессии генов. клетки мочи в основном происходят из почечного эпителия; однако, маркерные гены уротелиальных клеток также могут быть выявлены [21]. В последние годы исследователи наблюдали, что субнабор клеток мочи может быть легко выделен из мочи, а именно происходящие из мочи стволовые клетки (USCs), которые могут увеличивать устойчиво экспрессирующиеся маркеры стволовых клеток и демонстрировать потенциал множественной дифференцировки [22, 23]. Более того, недавнее исследование показало, что происходящие из мочи стволовые клетки (USCs) могут приобретать фенотипы мезенхимных стволовых клеток, включая клетки веретенообразной морфологии и экспрессирующие маркеры поверхности клеток CD44, CD73, CD90, CD105 и CD146. Более того, USCs не экспрессируют маркеры гематопоэтических стволовых клеток, такие как CD25, CD31, CD34 и CD45. Одновременно исследователи сообщили, что USCs в моче являются основным источником iPSCs [24].

Клетки мочи обычно выделяют на чашках Петри, покрытых желатином, они прилипают к чашкам после трех дней. Большое количество исследований показало, что клетки мочи могут демонстрировать два типа клонирования [25-27]. Ранее опубликованным методом [28], были выделены клетки мочи, содержание которых было наивысшим из мочи женщин, чем мужчин; также оказались легче отделимыми клетки мочи из выборок, полученных от мужчин. Выборки мочи от мужчин демонстрировали слипчивые клетки на 3-й день. Однако, в случае выборок мочи от женщин слипчивость оказывалась задержанной из-за вмешательства большого количества эпителиальных клеток. На 6-й день, благодаря существенной гибели эпителиальных клеток, начинает обнаруживаться масса клонов из клеток мочи. Существует два типа морфологии клонов: type I клоны имеют более сглаженные края и плоскую морфологию клеток и они теснее контактируют др. с др. ; type II клоны имеют довольно нерегулярные края и более приподнятую морфологию и и более дисперсное распределение клеток. Более того, было установлено, что type II клоны растут быстрее (see Figure 2). По сравнению с фибробластами кожи или мезенхимными стволовыми клетками из жировой ткани взрослых, USCs демонстрируют более быструю кинетику репрограммирования, а также более высокую эффективность [24, 29], это может быть результатом более высокой активности теломераз, наблюдаемой при эндогенной экспрессии репрограммирующих факторов c-myc, Klf4 и USCs [29]. Поэтому идентификация источника стволовых клеток является критической при использовании потенциала клеток мочи.

Figure 2 Separation of urine cells. (a)-(d) are type I urine cells ((a) d6, 100x; (b) d6, 400x; (c) d8, 100?; (d) d13, 50x); (e)-(h) are type II urine cells ((e) d6, 100x; (f) d6, 400x; (g) d8, 100x; (h) d13, 50x).

Итак, на сегодня генерация кардиомиоцитов возможна из разных источников; моча является одним из много-обещающих источников. Хотя и была установлена генерация клеток мочи человека в кардиомиоциты, но репрограммирование клеток мочи в кардиомиоциты остается неясным. В этом контексте необходимо разработать минимально инвазивный метод создания iPSCs.