Изменения в классической модели гемопоэза -обнаружен миелоидный потенциал ранних предшественниц Т-клеток

И I II II

ш

Новости клеточных технологий

практически полное соответствие величины концентрации иРА и его рецептора в среде с уровнем экспрессии CD87 опухолевыми клетками. Исключение составляла линия клеток нейробластомы, высоко экспрессирующая рецептор иРА, но в среде которой наблюдалось низкое содержание соответствующих хемокинов. Однако было выявлено значительное содержание HGF и МСР-1, ранее признанных хемоаттрактантами стволовых клеток [14, 15].

Во второй части исследования авторы стремились подтвердить определяющую роль иРА и его рецептора в мобилизации стволовых клеток и клеток-предшественниц. С этой целью они трансфецировали клетки метастатической нейробластомы (низкий уровень экспрессии CD87) вирусными векторами, содержащими гены, ответственные за синтез иРА и его рецептора. Это привело к сверхэкспрессии хемокинов,

подтвержденной с помощью ПЦР с обратной транскрипцией, и к трех- и двухкратному усилению миграции нейральных и мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток соответственно.

Таким образом, была выявлена еще одна лиганд-рецеп-торная ось, ответственная за тропность стволовых клеток к опухолям - uPA/uPAR. Экспрессия CD87 также характерна для гранулоцитов, моноцитов, NK-клеток, ГСК которые вместе с клетками-предшественницами мигрируют в область локализации новообразований. С учетом сходной роли описанных в более ранних работах хемоаттрактантов (VEGF, SDF-1, SCF, HGF, МСР-1) можно заключить, что нет единого механизма, обусловливающего патотропизм к опухолям. По всей видимости, процесс контролируется множеством факторов.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Ozaki Y., Nishimura M., Sekiya K. Comprehensive analysis of chemotactic factors for bone marrow mesenchymal stem cells. Stem Cells Dev. 2007; 16(1): 119-29.

2. Wright D.E., Wagers A.J., Gulati A.P. Physiological Migration of Hematopoietic Stem and Progenitor Cells. Science 20O1; 294(5548): 1933-6.

3. Gutova M., Najbauer J., Frank R. uPA and uPAR Mediate Human Stem Cell Tropism to Malignant Solid Tumors. Stem Cells 2008; 26(6): 1406-13

4. Fodde R. Stem Cells and Metastatic Cancer: Fatal Attraction? PLoS Med. 2006; 3(12): 482.

5. Selleri C., Montuori N., Ricci P. et al. Involvement of the urokinase-type plasminogen activator receptor in hematopoietic stem cell mobilization. Blood 2005; 105(5): 2198-205.

6. Nakamizo A., Marini F., Amano T. Human Bone Marrow-Derived Mesenchymal Stem Cells in the Treatment of Gliomas. Cancer Res. 2005; 65(8): 3307-18.

7. Moore X.L., Lu J., Sun L. et al. Endothelial progenitor cells «homing» specificity to brain tumors. Gene Ther. 2004; 11(10): 811-8.

8. Goldman S. Stem and progenitor cell-based therapy of the human central nervous system. Nat. Biotechnol. 2005; 23(7): 862-71.

9. Studeny M., Marini F.C., Dembinski J.L. Mesenchymal stem cells: potential precursors for tumor stroma and targeted-delivery vehicles for anticancer agents. Journal of the National Cancer Institute 2004; 96(21): 1593-603.

10. Aboody K.S., Najbauer J., Schmidt N.O. Targeting of melanoma brain metastases using engineered neural stem/progenitor cells. Neur. Oncol. 2006; 8(2): 119-26.

11. Imitola J., Raddassi K., Park K.I. et al. Directed migration of neural stem cells to sites of CNS injury by the stromal cell-derived factor 1alpha/CXC chemokine receptor 4 pathway. PNAS 2004; 101(52): 18117-22.

12. Schmidt N.O., Przylecki W., Yang W. et al. Brain tumor tropism of transplanted human neural stem cells is induced by vascular endothelial growth factor. Neoplasia 2005; 7(6): 623-9.

13. Alfano D., Franco P., Vocca I. et al. The urokinase plasminogen activator and its receptor: role in cell growth and apoptosis. Thromb. Haemost. 2005; 93(2): 205-11.

14. Palumbo R., Bianchi M.E. High mobility group box 1 protein, a cue for stem cell recruitment. Biochem. Pharmacol. 2004; 68(6): 1165-70.

15. Widera D., Holtkamp W., Entschladen F. et al. MCP-1 induces migration of adult neural stem cells. Eur. J. Cell Biol. 2004; 83(8): 381-7.

Подготовил И.Я. Бозо

По материалам: Gutova M., Najbauer J., Frank R. uPA and uPAR mediate human stem cell tropism to malignant solid tumors. Stem Cells 2008; 26(6): 1406-13

Изменения в классической модели гемопоэза -обнаружен миелоидный потенциал ранних предшественниц Т-клеток

Несмотря на то, что дифференцировка T-лимфоцитов считается хорошо изученной, относительно этого процесса в литературе остается немало противоречий. Т-лимфоциты дифференцируются в тимусе из ETP-клеток (от earliest thymic progenitors), которые также называют DN1-клетки (от double-negative cell), мигрирующих в тимус из красного костного мозга (ККМ). Дифференцировочный потенциал ETP-клеток до настоящего времени не был известен. Было показано, что ETP-клетки обладают способностью дифференцироваться в Т-лимфоциты и NK-клетки, а их отдельные субпопуляции также могут давать В-лимфоциты [1]. Однако окончательного ответа на вопрос, обладают ли ранние предшественницы Т-клеток миелоидным потенциалом, и в какой очередности утрачиваются способности ранних клеток-предшественниц дифференцироваться в различные типы клеток, до настоящего времени получено не было.

Развитие Т-клеток в тимусе - весьма сложный процесс, включающий в себя по крайней мере шесть этапов, которые характеризуются сменой спектра экспрессируемых клетками поверхностных маркеров [2]. ETP/DN1-клетки дифференцируются в DN2 и DN3-клетки, которые имеют еще более ограниченный дифференцировочный потенциал. Затем образуются CD4+/CD8+ клетки (double-positive cells), и они в свою очередь дают начало CD4+ либо CD8+ Т-лимфоцитам. Все эти стадии находятся в жесткой зависимости от микроокружения в тимусе [1]. На какой из них предшественники зрелых Т-лимфоцитов теряют способность дифференцироваться в другие типы иммунных клеток?

Известно, что при блокировании ключевого регулятора Т-клеток Notch1 в ETP-клетках тимуса мышей возрастает процент дифференцирующихся из них В-лимфоцитов, но не миелоидных клеток. Было также показано, что ранние

Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том III, № 3, 2008

тттт

ш

Новости клеточных технологий

предшественники Т-клеток способны давать начало макрофагам и дендритным клеткам [3, 4]. Однако все подобные эксперименты не были проведены в условиях, позволяющих ранним предшественницам дифференцироваться как в ми-елоидном, так и в лимфоидном направлениях, поэтому трудно сказать, насколько их результаты отражают ситуацию in vivo.

Исследователями из двух независимых научных групп: H. Wada c соавт. и J.J. Bell, A. Bhandoola было показано, что подавляющее большинство ранних предшественников Т-лимфоцитов, приходящих с кровотоком в тимус из ККМ, способно дифференцироваться как в Т-клетки, так и в клетки миелоидного ряда. Это открытие не согласуется с современной моделью гемопоэза, в которой предполагается, что Т-клетки являются потомками клеток-предшественниц, обладающих исключительно лимфоидным потенциалом (5). Оно также отвергает постулат о том, что в процессе гемопоэза в какой-то момент происходит жесткое разделение лимфоидного и миелоидного направлений дифференцировки (см. рис.).

Прибегнув к клональному методу исследования авторы обнаружили, что ETP/DN1-клетки, а также DNS-клетки не обладают способностью дифференцироваться в В-лимфо-циты, но при этом многие из них обладают одновременно Т-клеточным и миелоидным потенциалом, который они утрачивают лишь на стадии DN3.

JJ. Ве11 и А. Bhandoola показали, что при культивировании гемопоэтических клеток-предшественниц, выделенных из тимуса мышей, на клетках 0Р9, которые при трансфекции их 1\1оЬ^-лигандом delta-like4 (0P9-DL4) поддерживают Т-клеточную дифференцировку, ЕТР- и D\1-клетки дифференцируются в следующих направлениях:

- при культивировании на строме 0P9-DL4 они дают начало клеткам, экспрессирующих маркеры Т-клеток CD25 и ^у-1;

- при культивировании на обычной строме 0Р9 на третьи сутки эти клетки экспрессировали маркер миелоидного ряда Мас-1.

При этом даже при длительном культивировании из ЕТР-клеток не было получено предшественниц В-клеток. В колониях миелоидных клеток обнаруживались преимущественно макрофаги, а также гранулоциты и дендритные клетки. Группе Н. Wada et а1. удалось также получить \К-клетки. При трансплантации ЕТР^\1-клеток мышам с дефицитом Т-лимфоцитов было показано, что около трети макрофагов в их организме дифференцировались из трансплантированных клеток.

В дополнение к этому следует сказать, что в миелоидных клетках, полученных из тимуса, была отмечена рекомбинация генов и VD-J рекомбинация, осуществляемая с помощью фермента RAG-рекомбиназы), кодирующих Т-клеточный

Классическая дихотомическая и миелоидная модели гемопоэза

Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том III, № 3, 2008

И I II II

ш

Новости клеточных технологий

рецептор (TcR), что является характеристикой ETP/DN1-клеток.

Остается открытым вопрос о регуляции дифференцировки ETP/DN1-клеток в лимфоидном и миелоидном направлениях. Две работы, одновременно опубликованные в журнале Nature, практически разрушают стройную схему гемо-поэза, в которой происходит дихотомическое разделение

лимфоидного и миелоидного направлений дифференциров-ки. В то же время эти эксперименты в действительности ставят больше вопросов, нежели дают ответов, и требуются дальнейшие исследования, чтобы выяснить полную картину гемопоэза млекопитающих в норме, что поможет также объяснить механизмы развития онкогематологических заболеваний человека.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Bhandoola A., von Boehmer H., Petrie H.T., Zuniga-Pflucker J.C. Commitment and developmental potential of extrathymic and intrathymic T cell precursors: plenty to choose from. Immunity 2007; 26: 678-89.

2. Taghon T.N., David E.S., Zuniga-Pflucker J.C., Rothenberg E.V. Delayed, asynchronous, and reversible T-lineage specification induced by Notch/Delta signaling. Genes Dev. 2005; 19: 965-78.

3. Ceredig R., Bosco N., Rolink A.G. The B lineage potential of thymus settling

progenitors is critically dependent on mouse age. Eur. J. Immunol. 2007; 37: 830-7.

4. Laiosa C.V., Stadtfeld M., Xie H. et. al. Reprogramming of committed T cell progenitors to macrophages and dendritic cells by C/EBPa and PU.1 transcription factors. Immunity 2006; 25: 731-44.

5. Kondo M., Scherer D.C., King A.G. et. al. Lymphocyte development from hematopoietic stem cells. Curr. Opin. Genet. Dev. 2001; 11: 520-6.

Подготовила A.C. Григорян

По материалам: Wada H, Masuda K, Satoh R. et al. Adult T-cell progenitors retain myeloid potential.

Nature 2008; 452: 768-73. Bell J.J., Bhandoola A. The earliest thymic progenitors for T cells possess myeloid lineage potential. Nature 2008; 452: 764-68

-A

«Хроническое воспаление» как индуктор слияния прогениторных клеток костного мозга и нейронов Пуркинье

Участие гемопоэтических стволовых (ГСК) и мультипо-тентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК) в процессах репаративной регенерации заключается как в активации пролиферации, дифференцировке, так и в стимуляции репаративного потенциала других прогениторных клеток [1]. Однако эти механизмы не исчерпывают весь комплекс эффектов, проявляемых малодифференцированными клетками при различных патологических состояниях. Одним из наименее изученных является слияние (fusion) с различными клетками организма, функциональное значение которого до настоящего времени не установлено. Слияние с высокоспециализированными клетками (симпластами скелетной мышечной ткани [2], гепатоцитами [3], грушевидными нейронами мозжечка [4]) уместно было бы связать с обеспечением и поддержанием их устойчивости в условиях развития какой-либо патологии. Однако показана низкая частота данного процесса как при физиологических условиях, так и при повреждении тканей [5]. Кроме того, опубликованы экспериментальные данные о слиянии ГСК с камбиальными клетками кишечного эпителия мышей, а также с опухолевыми клетками [6]. В первом случае предполагается оптимизирующее влияние на восстановление слизистой ЖКТ после облучения в летальных дозах, а во втором - отрицательная роль, связанная с повышением метастатического потенциала [7].

Из-за малой изученности феномена клеточного слияния, осуществляемого, прежде всего, ГСК, активно проводятся исследования, направленные на установление условий, механизмов и факторов, регулирующих это процесс, что в перспективе поможет определить его биологическое значение в целом. В частности, в журнале Nature Cell biology в опубликованы материалы исследования C.B. Johansson с соавт.,

в которых оценивалось слияние недифференцированных гемопоэтических клеток костного мозга с нейронами Пурки-нье - крупными грушевидными клетками, локализующимися в ганглионарном слое коры мозжечка.

На первом этапе исследователи трансплантировали летально облучённым мышам популяцию ГСК или мононукле-арную фракцию клеток костного мозга, полученные от трансгенных животных, все клетки которых экспрессировали GFP (green fluorescent protein). У животных, в крови которых на момент выведения из эксперимента наблюдалось около 40% меченых форменных элементов, определялись GFP-положительные нейроны Пуркинье. При этом в случае использования только ГСК их численность была вдвое ниже. Эти данные позволили авторам постулировать, что недифференцированные клетки крови и их дериваты способны формировать с грушевидными нейронами мозжечка «гете-рокарионы». Однако двухкратное превалирование количества меченых нервных клеток при трансплантации цельной фракции костного мозга, а также отсутствие группы мышей, которым бы осуществлялось внутривенное введение только ММСК, не позволяет отвергать вероятность и их вовлечения в процессы слияния. Тем более что такая способность уже была показана для стволовых механоцитов и нейронов Пуркинье [8].

При осуществлении миелоабляции в предтранспланта-ционном периоде путем облучения в летальных дозах имеет место повышение проницаемости гематоэнцефалического барьера, сопровождающееся транзиторной лейкоцитарной инфильтрацией вокруг церебральных сосудов. Эти изменения, по всей видимости, способствуют экстравазации введённых клеток в ЦНС с последующим слиянием с нейронами Пуркинье. Чтобы нивелировать влияние миелоабляции,

Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том III, № 3, 2008