Динамика гликосфинголипидов в эмбриональных стволовых клетках человека и опухолевых клетках: характеристика и биомедицинское значение

Гликосфинголипиды (GSL) состоят из сложных гликанов, связанных со сфингозинами и различными жирнокислотными цепями. Антитела к нескольким GSL, обозначаемым как антигены эмбриональных стадий развития (SSEA), широко применяют для характеристики дифференцировки эмбриональных стволовых (ES) клеток. Однако из-за перекрёстной реактивности этих антител с несколькими гликанами лишь несколько лабораторий использовали современные методы масс-спектрометрии (MS) для определения динамических изменений поверхностных GSL при дифференцировке ES-клеток. Амфифильность и гетерогенность GSL затрудняют их идентификацию и анализ. В наших исследованиях систематически изучали профили экспрессии GSL в эмбриональных стволовых клетках человека и их дифференцированных производных, преимущественно с использованием масс-спектрометрии с матрично-активированной лазерной десорбцией/ионизацией (MALDI-MS) и тандемной масс-спектрометрии (MS/MS). Помимо хорошо известных специфичных для ES-клеток маркеров SSEA-3 и SSEA-4, в недифференцированных эмбриональных стволовых и индуцированных плюрипотентных стволовых клетках человека были выявлены ранее не описанные гликосфинголипиды глобо- и лакто-ряда, включая Gb4Cer, Lc4Cer, фукозилированный Lc4Cer, Globo H и дисиалилированный Gb5Cer. Кроме того, при дифференцировке с образованием выростов эмбриоидных телец основные структуры GSL переключались с глобо- и лакто-ряда на ганглио-ряд. Дифференцировка по определённой клеточной линии также сопровождалась изменениями отдельных GSL. При дифференцировке в нейральные предшественники основные структуры преимущественно становились ганглио-ряда, с преобладанием GD3. При дифференцировке в энтодермальном направлении отмечалось выраженное увеличение экспрессии Gb4Cer при низкой экспрессии SSEA-3, SSEA-4 и GD3. Обсуждены несколько вопросов, связанных с анализом GSL методом масс-спектрометрии, а также новые GSL в ES-клетках. Наконец, уникальные профили GSL в ES- и опухолевых клетках используют в противоопухолевой иммунотерапии, направленной на гликаны; механизмы этого подхода рассмотрены на примерах моноклонального антитела к GD2 и Globo H.