Высвобождение тканевых ниш в костном мозге -новое направление предтрансплантационной подготовки реципиента в гематологии

I I I I III + I  ТП

Новости клеточных технологий

ЛИТЕРАТУРА:

1. Chambers I., Colby D., Robertson M. et al. Functional expression cloning of Nanog, a pluripotency sustaining factor in embryonic stem cells. Cell 2003; 113: 643-55.

2. Mitsui K., Tokuzawa Y., Itoh H. et al. The homeoprotein Nanog is required for maintenance of pluripotency in mouse epiblast and ES cells. Cell 2003; 113: 631-42.

3. Boyer L.A., Lee T.I., Cole M.F. et al. Core transcriptional regulatory circuitry in human embryonic stem cells. Cell 2005; 122: 947-56.

4. Loh Y.H., Wu Q., Chew J.L. et al. The Oct4 and Nanog transcription network regulates pluripotency in mouse embryonic stem cells. Nature Genet. 2006; 38: 431-40.

5. Ying Q.L., Nichols J., Chambers I., Smith A. BMP induction of Id proteins suppresses differentiation and sustains embryonic stem cell self-renewal in

collaboration with STAT3. Cell 2003; 115: 281-92.

6. Ivanova N., Dobrin R., Lu R. et al. Dissecting self-renewal in stem cells with RNA interference. Nature 2006; 442: 533-8.

7. Brons I.G., Smithlers L.E., Trotter M.W. et al. Derivation of pluripotent epiblast stem cells from mammalian embryos. Nature 2007; 448: 191-5.

8. Chambers I., Smith A. Self-renewal of teratocarcinoma and embryonic stem cells. Oncogene 2004; 23: 7150-60.

9. Hart A.H., Hartley L., Ibrahim M., Robb L. Identification, cloning and expression analysis of the pluripotency promoting Nanog genes in mouse and human. Dev. Dyn. 2004; 230: 187-98.

10. Silva J., Chambers I., Pollard S., Smith A. Nanog promotes transfer of pluripotency after cell fusion. Nature 2006; 441: 997-1001.

11. Takahashi K., Yamanaka S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 2006; 126: 663-76.

Подготовила A.C. Григорян По материалам: Chambers I., Silva J., Colby D. et al. Nanog safeguards pluripotency and mediates germline development. Nature 2007; 450: 1230-5

Высвобождение тканевых ниш в костном мозге -новое направление предтрансплантационной подготовки реципиента в гематологии

Эффективность трансплантации стволовых кроветворных клеток (СКК) при терапии ряда гематологических заболеваний, таких как тяжелый комбинированный иммунодефицит, некоторые лимфомы и лейкозы, экспериментально доказана и клинически подтверждена [1, 2]. В настоящее время наиболее оптимальным способом трансплантации СКК считается внутривенная трансфузия [1-3]. Источником клеточного материала является костный мозг HLA-идентичных/неидентичных доноров, из которого удалены дифференцированные клетки гемопоэтического ряда [4].

Существуют две основных проблемы, которые препятствуют достижению оптимальных результатов трансплантации, заключающихся в максимально полной реализации потенций введенных СКК и обеспечении нормального уровня дифференцированных клеток крови. Первая состоит в иммунологическом барьере, проявляющемся реакцией отторжения трансплантата. Данное осложнение не наблюдается при использовании HLA-совместимого клеточного материала, а также не характерно для пациентов с иммунодефицит-ными состояниями [1]. Другим фактором, ограничивающим эффективность трансплантации, является конкуренция СКК реципиента и донора за размещение в специфических костномозговых нишах, обеспечивающих реализацию потенций к дифференцировке [3, 5].

При введении аллогенных СКК в организм реципиента с тяжелым комбинированным иммунодефицитом без предварительных мероприятий, направленных на увеличение числа свободных ниш, и дополнительное подавление иммунитета, повышение уровня Т- и В-лимфоцитов связано с реализацией лишь 1% введенных клеток [6]. До настоящего времени в клинической практике в качестве предтрансплантационных мероприятий применяются химиотерапия и облучение, что в зависимости от типа заболевания, с одной стороны, обеспечивает либо ликвидацию малигнизированных клеток, либо подавление иммунитета, а с другой - освобождение костномозговых ниш от пула СКК реципиента. Это вызывает ряд

осложнений, проявляющихся в пострансплантационном периоде (эндокринопатии, гепатопатии, расстройства дыхательной и нервной систем, остеопения) [7]. В этой связи, усилия исследователей направлены на разработку более безопасных подготовительных мероприятий клеточной терапии.

В журнале Science I. Weissman с соавт. опубликовали экспериментальные материалы, указывающие на высокую эффективность предварительного освобождения ниш СКК от нативных клеток без осуществления радикальных процедур. Работа проводилась на иммунодефицитных мышах. Исследователи индуцировали миграцию эндогенных СКК из занимаемых ниш посредством блокады их антигена с-kit антителами АСК2. Именно эти моноклональные антитела способствовали наиболее успешному снижению пула недифференцированных гемопоэтических клеток в костном мозге по сравнению с оцененными в работе 2B8, a-Sca1, p-integrin a4, a-ESAM1. C-kit - мембранный рецептор (CD 117), агонистом которого является фактор стволовых клеток (stem cell factor, SCF), регулирующий пролиферацию клеток, их рост, дифференцировку, адгезию и миграцию [8]. Следовательно, образование временного комплекса «с-^-АС^» блокирует SCF-зависимые пути внутриклеточной сигнализации, предотвращая экспансию малодифференцированных клеток в строме костного мозга.

Исследователи внутривенно вводили антитела иммуно-дефицитным и нормальным мышам, часть из которых на 9 день использовали в качестве доноров красного костного мозга для летально облученных животных. Эффективность трансплантации оценивалась посредством установления концентрации гранулоцитов периферической крови, дифференцировавшихся из введенной фракции мононуклеаров костного мозга, меченных GFP. Количество специализированных клеток гемопоэтического ряда в этом случае было на 90% ниже, чем при использовании костного мозга мышей, не подвергнутых действию АСК2. Полученные результаты

Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том III, № 1, 2008

тттт

А

ш

Новости клеточных технологий

свидетельствуют о снижении численности СКК костного мозга вследствие использовании АСК2.

Трансфузию суспензии недифференцированных гемо-поэтических клеток производили спустя неделю после введения антител, что было необходимо для полной элиминации остаточной концентрации АСК2 из организма. Ежедневный контроль титра антител в сыворотке крови позволил исследователям предотвратить возможное действие остаточных АСК2 на вводимые клетки. Возвращение уровня недифференцированных клеток гемопоэтического ряда к нормальной величине, то есть освобождение CD 117 от антител, отмечалось на 23 день после введения АСК2, следовательно, при использовании данных антител создается своеобразное «временное окно», в рамках которого организм наиболее восприимчив к трансплантации.

Авторы предположили, что при освобождении костномозговых ниш реципиента химеризм СКК и гранулоцитов периферической крови находится в линейной зависимости с численностью вводимой клеточной популяции, что и было

подтверждено посредством введения различных количеств клеток, меченных GFP. Наилучшие результаты были достигнуты при введении 35000 мононуклеарных клеток костного мозга - химеризм гранулоцитов периферической крови составлял до 90%. Эти данные в перспективе можно использовать для подсчета оптимального числа СКК, необходимых для осуществления трансплантации в организм человека.

Таким образом, исследователи продемонстрировали, что эффективная трансплантация аллогенных СКК может быть осуществлена без уничтожения недифференцированных гемопоэтических клеток реципиента облучением или химиотерапией. Однако блокада с-кй не позволяет отказаться от использования радикальных мероприятий при онкологических заболеваниях, но является перспективным методом оптимизации трансплантации СКК. Кроме того, в работе упущена оценка возможных побочных реакций, связанных с блокированием CD117, экспрессия которого характерна для интерстициальных клеток Кахаля, меланоцитов, спер-матогоний и тучных клеток [9, 10].

flMTEPATyPA:

1. Buckley R., Schiff S., Schiff R. Hematopoietic stem-cell transplantation for the treatment of severe combined immunodeficiency. N. Engl. J. Med. 1999; 340: 508-16.

2. Appelbaum F., Herzig G., Ziegler J. Successful engraftment of cryopreserved autologous bone marrow in patients with malignant lymphoma. Blood 1978; 52(1): 85-95.

3. Czechowicz A., Kraft D., Weissman I. Efficient transplantation via antibody-based clearance of hematopoietic stem cell niches. Science 2007; 318: 1296-99.

4. Gatti R.A., Meuwissen H.J., Allen H.D. et al. Immunological reconstitution of sex-linked lymphopenic immunological deficiency. Lancet 1968; 2: 1366-69.

5. Micklem H. S., Clarke C. M., Evans E. P. et al. Fate of chromosome-marked mouse bone marrow cells tranfused into normal syngeneic recipients. Transplant. 1968; 6(2): 299-302.

6. Tjonnfjord G. E., Steen R., Veiby O. P. Evidence for engraftment of donor-type

multipotent CD34+ cells in a patient with selective T-lymphocyte reconstitution after bone marrow transplantation for B-SCID. Blood 1994; 84(10): 3584-9.

7. Wingard J.R., Vogelsang G.B. Deeg H.J. Stem Cell Transplantation: Supportive Care and Long-Term Complications. Hematol. 2002; 422-44.

8. Chen J., Carcamo J., Golde D. The Subunit of the granulocyte-macrophage colony-stimulating factor receptor interacts with c-kit and inhibits c-kit signaling. J. Biol. Chem. 2006; 281(31): 22421-26.

9. Tsuura Y., Hiraki H., Watanabe K. et al. Preferential localization of c-kit product in tissue mast cells, basal cell of skins, epithelial cells of breast, small cell lung carcinoma, and seminoma/ dysgerminoma in humans: immunohistochemical study of formalin-fixed, paraffin-embedded tissues. Virchows Arch. 1994; 424: 135-41.

10. Sircar K., Hewlett B. R., Huizinga J. D. et al. Interstitial cells of Cajal as precursors of gastrointestinal stromal tumors. Am. J. Surg. Pathol. 1999; 23: 377-89.

Подготовил И.Я. Бозо

По материалам: Czechowicz A, Kraft D, Weissman I. Efficient Transplantation via Antibody-Based Clearance of Hematopoietic Stem Cell Niches. Science 2007; 318:1296-99

Антипролиферативный эффект мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток - фундаментальное свойство всех механоцитов

К настоящему времени накоплено большое количество данных о способности мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток ММСК (предшественников механоци-тов) к проявлению иммуносупрессивного эффекта в отношении практически всех типов клеток иммунной системы [1]. Однако способность терминально дифференцированных механоцитов к иммуномодуляции до сих пор оставалась малоизученной.

Исследовательская группа профессора F. Dazzi из Imperial College London поставила перед собой задачу оценить способность различных механоцитов человека к подавлению пролиферации активированной фракции Т-лимфоци-тов. Авторами было проведено сравнительное исследование ММСК костного мозга взрослых людей, хондроцитов (ХЦ), синовиоцитов (СЦ), фибробластов легкого (ЛФ) и дермы

(ДФ). В качестве негативного контроля использовались культуры нейронов и клеток эндотелия.

Установлено, что вне зависимости от дифференцировоч-ного потенциала и/или доли содержания ММСК в образце, все исследуемые клетки in vitro проявляли антипролифера-тивные свойства и предотвращали апоптоз активированных фитогемагглютинином (ФГА) или анти-CD3/CD28 мононуклеарных клеток периферической крови (МКПК). Клетки эндотелия и нейроны таких эффектов не вызывали.

Методом проточной цитометрии было показано, что все исследуемые типы механоцитов ^M^, СФ, ДФ, ЛФ, ХЦ) имели сходный характер экспрессии поверхностных антигенов: все они экспрессировали MHC I, CD55, CD73, CD90 (Thy-1), CD105 (SH2), при отсутствии экспрессии MHC II, CD14, CD45, CD80, CD86, CD106 (VCAM-1). Тестирование

Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том III, № 1, 2008