Comparison of the oncogenetic potential of cultured multipotent mesenchymal stromal cells derived from mice and human bone marrow while introducing systemically

Full Text

Мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки (ММСК) костного мозга считаются одними из самых перспективных кандидатов на использование в клинических целях. Однако все чаще стали появляться сообщения о том, что изменения, происходящие с ММСК во время длительного культивирования, обеспечивающего их экспансию, могут приводить к спонтанной опухолевой трансформации. Такие эксперименты были проведены с ММСК, выделенными из костного мозга и жировой ткани мыши и человека [1-3].

В недавней работе, опубликованной в онлайн-версии журнала Stem Cells, английские исследователи впервые сравнивают онкогенетический потенциал мышиных и человеческих ММСК in vivo. В эксперименте проводилось выделение ММСК из костного мозга мышей 2-х разных линий с последующей сингенной трансплантацией. Образцы человеческого костного мозга были получены от Stem Cell Тechnologies (Stem Cell Тechnologies, Vancouver, Canada), кроме того, ММСК человека также были выделены из образцов фетальной крови человека 10-й недели гестации. Все полученные культуры были трансформированы лентивирусным вектором, несущим маркёр (GFР). Для определения хромосомных аномалий кариотипировали культуры, достигшие 80% конфлюентности.

При исследовании кариотипа мышиных клеток на 4 и 5 пассажах (на момент трансплантации) были обнаружены множественные хромосомные аберрации, изменения их количества. Интересно, что у человеческих ММСК подобных изменений обнаружено не было. На первые сутки после аллогенной пересадки ММСК мыши, на срезах лёгких было обнаруживали 0,45% и 3,2% светящихся (GFР+) клеток, от общего количества клеток на срезе. Практически все обнаруженные клетки находились в просветах легочных капилляров. Обнаруженные клетки не экспрессировали маркеров легочного эпителия (ТТF-1 или AE1/AE3) и не дифференцировались под воздействием микроокружения.

На седьмой день после пересадки на срезах легкого уже обнаруживали крупные очаги пролиферации донорских клеток. При этом архитектоника легочного эпителия и нормальная организация ткани были значительно нарушены пересаженными клетками. На 14 день новообразования

напоминали примитивную костную ткань и позитивно окрашивались на маркёры - коллаген 2 и ализарин красный. Опухоли продолжали расти, и на 28 день светящиеся клетки обнаруживали в 40-60% площади от общей ткани легкого у 6 из 12 мышей. Подобные образования не были обнаружены в сердце, почках или печени.

Интересно, что при трансплантации клеток от мышей линии Rosa26-LacZ сублетально облученным реципиентам линии BI6/129 ни в одном случае не было зафиксировано образование опухолей. Таким образом, предположительно, возникновение новообразований во многом зависит от линии животных (как доноров клеток, так и реципиентов). При пересадке клеток от Rosa26-Lac Z летально облученным NOD/SCID опухоли были обнаружены лишь в одном случае из девяти.

Человеческие ММСК, выделенные из костного мозга или фетальной крови, культивировали в аналогичных условиях, а для трансплантации использовали клетки на 6 и 7 пассажах. Предварительно облученным мышам NOD/SCID вводили внутривенно также два миллиона ММСК. Ни в одном случае ни на одном из сроков исследования не было обнаружено сходных опухолеподобных образований, а количество светящихся клеток со временем снижалось. Таким образом, не было зафиксировано длительного приживления клеток в тканях мышей.

Авторы описывают миграцию и сравнивают динамику приживления и дифференцировки мышиных и человеческих ММСК в паренхиме легких при их системном введении. Уже в течение первых суток клетки мигрируют в легкие и эмболизируют легочные капилляры. В противоположность ожидаемой дифференцировке под влиянием микроокружения, ММСК демонстрировали остеогенный фенотип и формировали опухолевидные узелки, напоминающие дезорганизованную костную ткань и остеосаркому. Доказательств злокачественного перерождения и истинного опухолевого процесса (таких, как атипичные ядра, опухолевый некроз, слабодифференцированные зоны) авторы не обнаружили. Однако поражения быстро распространялись и разрушали легочную паренхиму и приводили к смерти животных к 28-му дню после трансплантации.

Формирование таких «опухолей», как считают авторы статьи, является характеристикой только мышиных ММСК. Так, в аналогичных экспериментах с человеческими клетками при похожем распределении наблюдали их полное исчезновение из легких со временем. Таким образом, работа вновь ставит под вопрос идентичность ММСК из различных линий животных и от разных видов. Однако, исследователи не дают объяснения подобным видовым различиям.

Точный механизм образования опухолевидных структур предстоит раскрыть в будущем. Однако тот факт, что ММСК мышей способны приобретать значительные хромосомные аберрации при пассировании в культуре теперь уже не вызывает сомнений. Тем не менее, данные о способности человеческих ММСК к спонтанной онкогенетической трансформации в культуре, приводимые различными группами, весьма противоречивы.

В связи с перспективой клинических испытаний ММСК, возникает серьезная необходимость в разработке стандартов и протоколов исследования клеток на предмет онкогенетической безопасности перед их введением. Без сомнения, такие работы должны проводиться с использованием хромосомного анализа и одновременной проверки на способность к опухолевому росту.

About the authors

V. S. Melikhova

Author for correspondence.
Email: redaktor@celltranspl.ru
Russian Federation

References

Supplementary files