Поиск Кабинет

Richard J Jones о стволовых клетках, циклофосфамиде и витамине А

10 апреля в пресс-центре МФТИ состоялась встреча директора отделения трансплантологии костного мозга John Hopkins Medicine Richard J Jones с молодыми учеными, занимающимися исследованиями в области регенеративной медицины. Интересы ученого включают в себя изучение нормального и патологического кроветворения, поиск новых методов лечения гематологических заболеваний. Основное направление его деятельности – выявление и описание биологических особенностей раковых стволовых клеток. Определение уникальных биологических характеристик раковых стволовых клеток – одно из ключевых звеньев в успешной таргетной терапии онкологических заболеваний. Как правило, в здоровой ткани встречаются стволовые и дифференцированные клетки, но для раковых клеток характерен частичный блок дифференцировки, что позволяет им постоянно самообновляться. Воздействие на эти клетки с целью активации дифференцировки сделает невозможным самообновление, а значит и активный рост опухоли.

В своей лекции доктор Jones осветил главные проблемы трансплантации костного мозга при лечении онкологических заболеваний клеток крови – отторжение трансплантата и реакцию «трансплантат против хозяина» (РТПХ). Впервые об этих проблемах стало известно в 1954 году, когда Barnes и Loutit сообщили, что мыши, которым проводилась сингенная (сингенные животные – животные, находящиеся в кровном родстве) трансплантация костного мозга, выживали более 100 дней, тогда как мыши с аллогенной трансплантацией около 30, при этом они погибали от «вторичной болезни». Эти наблюдения не могли быть объяснены с позиции «гуморальной» теории, вследствие чего Jean DaussetBarnes и Loutit сформулировали «клеточную теорию». Клеточная теория была подтверждена в последующих исследованиях, в экспериментальных условиях которых ученые могли определять происхождение гемопоэтических клеток (трансплантация клеток костного мозга крысы облучённым мышам — Nowell et al – 1956, или трансплантация сингенных клеток костного мозга мышей, несущих маркер – хромосому с транслокацией Т6 — Ford et al, 1956). В 1958 г. Jean Dausset— один из основателй современной трансплантационной генетики — опубликовал классическую работу, в которой представил систему лейкоцитарных антигенов человека (HLA). Тем не менее, до середины 60х годов иммунологическому подбору доноров для трансплантации костного мозга (ТКМ) не уделяли серьезного внимания, хотя проблемы иммунологической несовместимости донора и реципиента совершенно четко определились к этому моменту. В 1956 г. Barnes и Loulit описали вторичную болезнь (РТПХ) при ТКМ у животных, в 1961 г. Mathe описал ее у человека. Им же чуть позднее было высказано предположение о необходимости посттрансплантационной иммуносупрессии. После середины 60х годов HLA-типирование донора и реципиента было признано обязательным. В 1968 г. впервые осуществлена успешная трансплантация аллогенного костного мозга от HLA-идентичного сиблинга ребенку с врожденным иммунодефицитом.

После Второй мировой войны стали широко известны смертельные случаи полного разрушения структуры костного мозга в результате ионизирующего облучения. Этот факт побудил многих ученых заняться изучением воздействия облучения на организмы животных. Основываясь на наблюдениях голландского ученого об уменьшении степени тромбоцитопении и геморрагий после облучения с защитой ног животного (1922г), в 1949г. Jacobson и соавторы продемонстрировали положительный результат облучения мышей в высоких дозах с защитой селезенки (гематопоэтический орган у мышей) – наблюдалась быстрая регенерация костного мозга, и большинство мышей выжило. В своих последующих опытах ученые показали, что подобных результатов можно добиться интраперитонеальным введением гематопоэтических клеток селезенки. В это же время Lorenz провел успешный эксперимент, в котором животных сначала облучали «летальными» дозами, а после внутривенно вводили клетки костного мозга, аспирированные у сингенных животных. На тот момент были сомнения насчет механизма регенерации костного мозга животных-реципиентов: определенные факторы трансплантированных клеток стимулировали гемопоэз или же сами трансплантированные клетки замещали клетки костного мозга. С помощью гистохимических исследований и анализов генетических маркеров подтвердилась вторая теория, а для обозначения животных, гематопоэтические клетки которых имеют иной генотип нежели остальные клетки после тотального облучения и последующей трансплантации аллогенных клеток костного мозга, был введен специальный термин «радиационная химера». В 1956г. Barnesи коллеги подвергли облучению в 1500рад мышей с лейкемией и затем провели внутривенную трансфузию клеток костного мозга здоровых доноров. В результате эксперимента большинство мышей выжило. Данная работа послужила первым доказательством того, что злокачественные клетки крови могут быть уничтожены высокими дозами облучения. Исследование легло в основу применения высоких доз цитотоксических препаратов с последующей трансплантацией костного мозга для лечения лейкемии.

Доктор Jones подробно описал результаты исследований, в которых применяли высокие дозы циклофосфамида для иммуносупрессии перед трансплантацией костного мозга. Долгое время в клинике в качестве режима кондиционирования использовали тотальное облучение тела (производится с помощью аппарата под названием «линейный ускоритель», который генерирует высокоэнергетическое радиационное излучение, направленное на все тело, обладает иммуносупрессивным и противоопухолевым эффектами). Результаты экспериментов на животных показали, что циклофосфамид также обладает иммуносупрессивным и противоопухолевыми свойствами, но не является миелоаблативным, в отличие от тотального облучения тела. Первые клинические испытания с назначенной дозой циклофосфамида 60 мг/кг ежедневно в течение 4 дней оказались неудачными: 1 из 4 пациентов, ожидающих трансплантацию костного мозга в связи с рефрактерными лейкемиями и лимфомами, умер из-за геморрагического миокардита. После этого случая доза препарата была снижена до 50мг/кг ежедневно в течение 4 дней. Подобных побочных эффектов более не отмечалось. В 1972г. Thomas и коллеги сообщили о первом успешном применении циклофосфамида в качестве режима кондиционирования перед аллогенной трансплантацией костного мозга у пациента с апластической анемией.

Применение циклофосфамида после трансплантации костного мозга обеспечивает селективное удаление аллореактивных Т-клеток, в то время как клетки памяти, как и другие подобные стволовым клетки, остаются резистентными к действию препарата.

Richard J Jones отметил интересную особенность действия циклофосфамида в организме человека. Проходя метаболизм в печени, циклофосфамид подвергается действию системы цитохрома Р-450 печени с образованием 4-гидроксициклофосфамида и его таутомера (таутомерия – явление обратимой изомерии, при которой два или более изомера легко переходят друг в друга), альдофосфамида. Оба эти метаболита нетоксичны, и в зависимости от того, с какой клеткой в организме далее происходит взаимодействие, переходят в активную или неактивную формы. Некоторые раковые клетки экспрессируют фосфамидазу, которая разрывает связи фосфора и азота и освобождает активный компонент – азотистый иприт (данный процесс называется бета-элиминация). Альтернативный путь преобразования метаболита– окисление альдофосфамида альдегид дегидрогеназой до карбоксифосфамида, нетоксичного метаболита. Такой путь превращения можно наблюдать в гематопоэтических клетках, где присутствует в больших дозах альдегид дегидрогеназа.

image from Clinical Cancer Research

Именно ALDH1A1 форма этого фермента ответственна за преобразование циклофосфамида в организме. Данная изоформа играет важную роль в метаболизме этанола, а также в биосинтезе ретиноевой кислоты из ретинола (витамина А). Как известно, ретиноевая кислота способствует клеточному росту и дифференцировке. Так клетки с большим пролиферативным потенциалом (печеночные клетки, гематопоэтические клетки и т.д.) и содержащие фермент ALDH1A1 оказываются резистентными к действию циклофосфамида. Доктор Jones отметил, что ингибиция действия ретиноевой кислоты индуцирует самообновление всех стволовых клеток в организме, тормозит процесс дифференцировки. Такой эффект может использоваться для производства большого количества чистой популяции стволовых клеток, например для исследований новых методов терапии.

Richard J Jones

После лекции можно было пообщаться с профессором в неформальной обстановке, за что большое спасибо пресс-центру МФТИ и директору International Aging Research Portfolio Александру Жаворонкову.

Подписаться на новости
373
Дата: 22 апреля 2014 г.
© При копировании любых материалов сайта, ссылка на источник обязательна.
Подняться вверх сайта