К 90-летию Александра Яковлевича фриденштеина

8

История

ИСТОРИЯ

К 90-ЛЕТИЮ АЛЕКСАНДРА ЯКОВЛЕВИЧА ФРИДЕНШТЕИНА

ВЛ. Зорин, А.И. Зорина

To the 90th year of Alexandr Jakovlevich Friedenstein

V.L. Zorin, A.I. Zorina

Статья посвящена памяти выдающегося отечественного ученого А.Я. Фриденштейна, основателя учения о строме кроветворных органов, первооткрывателя мезенхимальных стволовых клеток (мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток, ММСК), основоположника тестов на определение «истинности» стволовых стромальных клеток. Открытия ученого и созданной им научной школы сегодня используются во всем мире и в научной, и в клинической практике.

Ключевые слова: А.Я. Фриденштейн, мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки, ММСК, колониеобразование.

The article is dedicated to the outstanding Russian scientist A.J. Friedenstein, a founder of the hematopoietic organs' stroma doctrine, a discoverer of mesenchymal stem cells (multipotent mesenchymal stromal cells, MMSC), an initiator of the tests to determine the «verity» of stem stromal cells. Discoveries of the scientist and scientific school he created are used both in the research and clinical practice all over the world.

Key words: A.J. Friedenstein, multipotent mesenchymal stromal cells, MMSC, colony formation.

24 июня 2014 года исполнилось 90 лет со дня рождения выдающегося отечественного ученого, основоположника учения о строме кроветворных органов — Александра Яковлевича Фриденштейна. В этот год по особенному вспоминаются встречи с Ученым, которого многие наши коллеги считают своим Учителем.

Вне сомнения настоящие научные школы создаются гениями или очень талантливыми людьми. Особенно в биологии. В эпоху СССР лидеров настоящих научных школ было не так уж мало: В.А. Энгельгардт, Г.И. Абелев, В.И. Агол, А.Е. Гурвич, Л.Н. Фонта-лин, А.Д. Альштейн, Ю.М. Васильев, И.Г. Атабеков, А.Я. Кульберг, И.Л. Чертков, А.И. Воробьев, Б.Д. Брондз,

А.Д. Мирзабеков, Ю.А. Овчинников, Р.В. Петров и др. Имена этих ученых были на слуху у всего научного сообщества; их лекции и семинары открывали дорогу в истинную науку. В этой галерее заметное место занимает и фигура Александра Яковлевича Фриденштейна — основоположника уникальной отечественной научной школы клеточных биологов, гистолов, экспериментаторов. Он воспитал замечательную плеяду учеников-единомышленников: Р.К. Чайлахяна, Н.В. Лациник, Ю.Ф. Горскую, Е.А. Лу-рия, А.Г. Грошеву, В.С. Астахову, Е.Б. Владимирскую, А.А.Иванова-Смоленского, Е.Н. Генкину, Ю.В. Герасимова, С.А. Кузнецова, А.И. Куралесову, Н.Н. Кулагину,

К.С. Лалыкину, А.И. Зорину и многих других.

А.Я. Фриденштейн в рабочем кабинете

Гены & Клетки Том IX, № 3, 2014

История

9

Общепризнанным мировым приоритетом является открытие А.Я. Фриденштейном с сотрудниками стромальных стволовых клеток. Первоначально их назвали стромальными механоцитами и стромальными клетами-предшественницами [1, 2]. Они были обнаружены в костном мозге, селезенке, тимусе, лимфатических узлах, плевральной и перитонеальной полостях, но наибольшая их концентрация выявлена в костном мозге. А.Я. Фриденштейн с сотрудниками своей лаборатории разработали уникальный культуральный тест, позволяющий выявить клоногенность стромальных клеток. Ученые показали, что если высевать данные клетки с определенной (низкой) плотностью, то на дне культурального сосуда они образуют колонии, которые состоят из фибробластоподобных клеток, синтезирующих интерстициальные коллагены I и III типов, фибро- и остеонектин. Эти признаки отличают стромальные клетки от других адгезивных клеток костного мозга, например, от клеток эндотелия или макрофагов. При этом колонии фибробластов образуются при использовании обычных синтетических сред и сыворотки; они не нуждаются в добавлении дополнительных стимулирующих факторов роста. После посева в течение 2—3 ч культивирования единичные клетки (колониеобразующие единицы фибробластов, КОЕф, или стромальные клоногенные клетки, КОКф, как назвал их А.Я. Фриденштейн), обладающие характерными признаками фибробластов, прикрепляются к пластику, а в течение 24—48 ч пролиферируют с образованием колоний. По количеству образовавшихся колоний можно судить о численности этих КОЕф (или КОКф). Данные клетки имеют высокие пролиферативные потенции, после эксплантации они способны проделать в культуре более 25 клеточных удвоений, сохраняя диплоидный набор хромосом. Отношение количества колоний к числу эксплантированных клеток характеризует так называемую эффективность колониеобразования (ЭКОф).

Александр Яковлевич установил, что показатель ЭКОф свидетельствует о численности КОКф не только в эксплантате, но и в кроветворных органах, как в норме, так и при патологических изменениях. Вне сомнения, этот тест имеет огромное значение, поскольку он может использоваться для изучения свойств культуральных потомков стволовых стромальных клеток и является надежным прогностическим тестом регенеративных процессов. Так, оказалось, что ЭКОф костного мозга человека варьирует от 10 до 50 колоний в расчете на 105 ядросодержащих клеток, а значительные отклонения от этих величин означают потенциально возможную патологию скелета. Данный факт в 1980—90 гг. нашел применение в клинической практике для исследования эффективности КОЕф костного мозга человека при гематологических и ортопедических заболеваниях в работах учеников и соратников А.Я. Фриденштейна — Е.Б. Владимирской, А.И. Колесниковой, В.С. Астаховой.

В экспериментах по обратной трансплантации КОКф в организм животных был показан их диффе-ренцировочный потенциал. Выяснилось, что КОКф в условиях in vivo способны формировать костную, хрящевую, соединительную, ретикулярную и жировую ткани. А образующаяся при этом костная ткань пригодна для заселения кроветворными клетками с образованием так называемого гетеротопического

костномозгового органа — одного из основных тестов (так же как и способность к колониеобразованию) на «истинность» КОКф. Важно отметить, что эти изящные тесты были разработаны в 1960—1970 годах! Разумеется, это был небывалый прорыв в биологии, а открывшийся горизонт научных исследований — настоящий «научный Клондайк».

К сожалению, в то время мало кто обратил внимание на обогнавшее время открытие. Время его признания настало только в конце 90 годов. Большое значение в этом сыграла научная работа M.F. Pittenger (США). В ней с помощью современных методов был показан широкий дифферен-цировочный потенциал этих клеток, получивших в дальнейшем название мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки (ММСК), тем самым подтвердив открытие А.Я. Фриденштейна. Работа была опубликована в 1999 году в журнале Science, что подтверждает значение открытия новой популяции стволовых клеток в костном мозге наряду с уже известными гемопоэтическими стволовыми клетками [3].

После этого к работам в данной области подключились многие известные сегодня ученые — P.G. Robey, P. Bianco, D.J. Prockop, A.I. Caplan, S. Mendez-Ferrer, D.G. Phinney, E.M. Horwitz, D.C. Colter, A. Muraglia, D. Baksh, K. Le Blanc и др. Разные исследователи привносили свою терминологию в зародившуюся область знаний. Так, термин мезенхимальные стволовые клетки (mesenchymal stem cells), который подчеркивает близость свойств этих клеток к мезенхиме эмбриона и плода, предложил A. Caplan в 1991 г. [4]. Этот термин легко прижился и стал одним из самых популярных, вместо первоначальных (стромальные клетки-предшественники, стромальные механоциты, stromal stem cells, marrow stromal fibroblasts, А.Я. Фриденштейн, 1970, 1974, 1976, 1981, 1984, 1986), скелетные стволовые клетки (skeletal stem cells, P.G. Robey, P. Bianco, 2004). И, наконец, в 2006 году Международным обществом по клеточной терапии (International Society for Cellular Therapy) был предложен уже современный вариант — мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки (multipotent mesenchymal stromal cells) с их минимально-необходимыми критериями идентификации [5].

В середине 80 годов у А.Я. Фриденштейна появилась возможность продолжить свои исследования в Англии в лаборатории M. Owen, где был выполнен целый цикл работ по дифференцировке и идентификации маркеров стромальных стволовых клеток, что было отражено в их блестящей совместной публикации [6]. Способность же ММСК к самоподдержанию, т.е. их истинная «стволовость», впервые была установлена А.Я. Фриденштейном, Р.К. Чайлахяном и Ю.Г. Герасимовым в 1987 г. [7], а подтверждена в 2007 г. — в совместной работе научных групп P.G. Robey и P. Bianco [8].

А.Я. Фриденштейн совсем немного не дожил до всеобщего признания. Сегодня почти во всех научных статьях, в которых упоминаются ММСК, обязательно ссылаются на пионерские работы А.Я. Фриденштейна и его коллег. Открытие вышло из стен лаборатории и реализовалось в клинической практике. В настоящее время во всем мире проводится множество клинических исследований по изучению возможности применения ММСК для лечения самых различных заболеваний [9—11].

Гены & Клетки Том IX, № 3, 2014

10

История

ЛИТЕРАТУРА:

1. Friedenstein A.J. Determined and inducible osteogenic precursor cells. Ciba Found Symp. 1973; 11: 169—85.

2. Friedenstein A.J. Precursor cells of mechanocytes. Int. Rev. Cytol. 1976; 47: 327-59.

3. Pittenger M.F., Mackay A.M., Beck S.C. et al. Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells. Science 1999; 284: 143-7.

4. Caplan A.I. Mesenchymal stem cells. J. Orthop. Res. 1991; 9: 641-50.

5. Dominici M., Le Blanc K., Mueller I. et al. Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stroml cells. The International Society for Cellular Therapy position statement. Cytotherapy 2006; 8: 315-7.

6. Owen M., Friedenstein A.J. Stromal stem cells: marrow-derived osteogenic precursors. Ciba Found Symp. 1988; 136: 42-60.

7. Friedenstein A.J., Chailakhyan R.K., Gerasimov U.V. Bone marrow osteogenic stem cells: in vitro cultivation and transplantation in diffusion chambers. Cell Tissue Kinet. 1987; 20(3): 263-72.

8. Sacchetti B., Funari A., Michienzi S.I. et al. Self-renewing osteoprogenitors in bone marrow sinusoids can organize a hematopoietic microenvironment. Cell 2007; 131: 324-36.

9. Syed B.A., Evans J.B. Stem cell therapy market. Nat. Rev. Drug. Discov. 2013; 12(3): 185-6.

10. Wang T. A Survey of Current Landscape in Regenerative Medicine. Mizuho Industry Focus 2013; 141( 22): 1-46.

11. Ikebe С., Suzuki К. Mesenchymal stem cells for regenerative

therapy: optimization of cell preparation protocols. Hindawi

Publishing Corporation. BioMed. Res. Int. 2014; 2014: 2-11.

Поступила: 07.08.2014

Гены & Клетки Том IX, № 3, 2014