Live in Science. Devoted to investigator and Guru Alexander Yakovlevich Friedenstein

Full Text

Александр Яковлевич Фриденштейн

 

Александр Яковлевич Фриденштейн родился 24 июня 1924 г. в Киеве. Мама Раиса Григорьевна - была преподавателем иностранных языков, а отец - Яков Борисович был юристом. В 1928 г. семья переехала в Москву, где в 1941 г. Александр Яковлевич окончил школу и в том же году поступил в Военно-медицинскую академию. В 1945 г. он был демобилизован по состоянию здоровья и зачислен в Московский медицинский институт МЗ РСФСР, который окончил в 1946 г. Еще будучи студентом, Александр Яковлевич участвовал в работе кафедры гистологии, где им были выполнены небольшие исследования по регенерации кожи и костей у амфибий. По окончании института он был оставлен в аспирантуре при кафедре гистологии у известного гистолога - профессора Алексея Всеволодовича Румянцева, под непосредственным руководством которого была выполнена работа по культивированию in vitro переходного эпителия лягушки.

После смерти А.В. Румянцева его руководителем в аспирантуре стал профессор А.Н. Студитский, предложивший тему диссертационной работы о способах развития костной ткани висцерального скелета.

В 1950 г. исследования были оформлены в виде кандидатской диссертации «Гистогенез висцерального скелета высших позвоночных» [1]. Представляя работу своего ученика, А.Н. Студитский писал в характеристике: «Горячо рекомендую А.Я. Фриденштейна, как хорошо подготовленного талантливого молодого ученого, который может принести пользу в любом научно-исследовательском институте или на кафедре». По окончании аспирантуры в том же году Александр Яковлевич был зачислен младшим научным сотрудником в отдел специфической профилактики и терапии туберкулеза (зав. - проф. А.И. Тогунова) Института эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи АМН СССР. В этот период под руководством А.И. Тогуновой он выполнил комплексные морфологические и микробиологические исследования изменений, наблюдаемых у экспериментальных животных с момента вакцинации и до 1,5 лет при различных методах прививки вакцины БЦЖ.

В 1955 г. Александр Яковлевич Фриденштейн перешел на работу в отдел радиационной микробиологии, руководимый академиком В.Л. Троицким. В 1956-1959 гг. Александр Яковлевич изучал фагоцитарные процессы в аппендиксе кроликов в норме и в условиях лучевой болезни, а также клеточные механизмы нарушения естественного иммунитета у облученных животных. Организация отдела и актуальность проблематики была определена событиями того времени: последствиями испытания ядерного оружия и интенсивного освоения мирного атома. Исследовательский интерес к аппендиксу кролика связан с тем, что он является аналогом фабрициевой сумки птиц, т.е. первичным органом иммунитета и при этом в нем постоянно персистирует большое количество бактерий. Эта работа была продолжена в лаборатории в 60-х годах с использованием гнотобионтов и чистых штаммов бифидобактерий, выделенных из аппендикса нормальных кроликов.

Еще работая под руководством А.И. Тогуновой, Александр Яковлевич во вне рабочее время, по вечерам продолжал исследования, начатые в студенческие годы. Он изучал костную ткань, образующуюся под воздействием индукционной активности переходного эпителия мочевого пузыря.

С 1960 г. Александр Яковлевич участвовал в исследованиях способов стимуляции кроветворной ткани в облученном организме. После того, как в 1960-1962 гг. удалось показать, что переходный эпителий индуцирует в облученном организме образование кроветворного органа, состоящего из костной и кроветворной тканей, и, что индукция происходит под влиянием вещества гуморальной природы - продукта переходного эпителия. Установление этого факта положило начало длительному периоду в работе Александра Яковлевича по выделению этого вещества. К сожалению, ему не удалось завершить эту работу, которая была выполнена зарубежными учеными на той же модели по прошествии 40 лет. A. Redd, I. Вab et al. открыли семейство активных цитокинов - остеогенных факторов роста, индукторов формирования костной ткани. В настоящее время клонированы многие гены этого семейства, показано их сходство с фактором некроза опухолей, выяснена также их физиологическая роль в остеогенезе [2-5]. В 1960 г. А.Я. Фриденштейн успешно защитил докторскую диссертацию на тему: «Гистогенетический анализ внескелетного остеогенеза» [6, 7] и ему было присуждено звание доктора биологических наук по специальности «гистология».

В 1963 г. Александром Яковлевичем Фриденштейном была организована лаборатория иммуноморфологии, которую он возглавлял более 25 лет. В 1967 г. ему было присвоено звание профессора, а в 1987 г. А.Я. Фриденштейн был избран членом-корреспондентом Академии медицинских наук СССР.

Начиная с 1963 г., более 30 лет Александр Яковлевич читал курс лекций по иммуноморфологии на кафедре цитологии и гистологии Биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Его лекции всегда проходили в аудитории, неизменно переполненной студентами и сотрудниками университета, а также других ВУЗов и институтов.

60-е годы ХХ века были не только плодотворными в его научной и педагогической работе, но и богаты событиями в личной жизни. Александр Яковлевич женился на студентке биологического факультета МГУ лене Александровне Лурия - дочери всемирно известного нейропсихолога академика Александра Романовича Лурия и известного специалиста в области цитологии и культивирования клеток Ланы Пименовны Липчиной. Позже А. Лурия стала сотрудником лаборатории, ведущим специалистом в области остеогенеза и органного культивирования костного мозга [8-10].

Являясь крупным специалистом в области иммунологии А.Я. Фриденштейн принимал активное участие в создании и работе «Клуба иммунологов», организованного в НИИЭМ им. Н.Ф. Гамалеи академиком О.В. Барояном. Молодые и энергичные интеллектуалы, уже тогда возглавлявшие группы и лаборатории, работавшие на современном уровне, горячо обсуждали и анализировали собственные экспериментальные материалы, зарубежные данные, определяли векторы развития иммунологии. В когорту будущих корифеев и руководителей иммунологической науки входили: Г.И. Абелев, А.Я. Фриденштейн, А.Е. Гурвич, Р.В. Петров, Р.М. Хаитов, А.Я. Кульберг, Б.Д. Брондз, Л.Н. Фонталин, М.А. Туманян, В.Г. Нестеренко, О.В. Чахава, В.А. Козлов, А.М. Михайлова, А.Ф. Чередеев, И.Н. Головистиков, Л.В. Ковальчук и др. Их научная деятельность способствовала созданию в Институте Отдела радиационной иммунологии под руководством профессора М.А. Туманян и Института иммунологии МЗ СССР под руководством академика Р.В. Петрова.

Нельзя переоценить вклад А.Я. Фриденштейна - уникального ученого и исследователя - в воспитание специалистов в различных областях биологии и медицины. Все кто слушал его лекции, доклады на заседаниях научных обществ, конференциях, симпозиумах и дискутировал с Александром Яковлевичем чувствовали его острый и неординарный ум, оригинальность мышления, широкую образованность, умение оценить и понять суть вопроса. Эти качества унаследовал и его сын Л.А. Радзиховский, окончивший математическую школу академика А.Н. Колмогорова, факультет психологии МГУ и ставший известным политологом.

Впервые остеогенные потенции костного мозга были выявлены в XlX веке. Дальнейшее развитие этого направления исследований связано с работами А.Я. Фриденштейна и сотрудников его лаборатории, начатых в 60-х годах XX века. Ими было показано, что фрагменты костного мозга, помещенные in vivo в закрытой (диффузионные камеры), или в открытой системах, формировали кость или костномозговой орган [11-13]. Было впервые установлено, что формирование кроветворного органа на месте трансплантации фрагмента костного мозга обеспечивается приживлением стромальных костномозговых клеток, а именно популяцией клеток, которые способны дифференцироваться, образуя костную, хрящевую, фиброзную, а также жировую ткани. Методом повторных трансплантаций костного мозга с использованием межлинейных гибридов был проведен дискрементный анализ принадлежности стромальной ткани. В этих пионерских работах А.Я. Фриденштейн и его сотрудники показали, что стромальные клетки способны к длительному самоподдерживанию и являются самостоятельной, независимой от кроветворной, линией клеток, т.е. в костном мозге радиационных химер остеогенная ткань принадлежит реципиенту, а кроветворная - донору, тогда как в гетеротопных трансплантатах фрагментов костного мозга остеогенная ткань имеет донорское происхождение, а кроветворные клетки постепенно замещаются реципиентскими [12, 14-18].

В этот период у Александра Яковлевича формируется особый интерес к работам А.А. Максимова, выполненным в начале ХХ века, крупнейшего в мире гистолога, только на основании морфологических признаков и метода культивирования вне организма создавшего понятие о стволовых клетках кроветворной ткани. Анализируя эти работы в статьях, докладах и лекциях, сопоставляя их с результатами, полученными к тому времени на моделях селезеночных и агаровых колоний, Александр Яковлевич сформировал у своих современников интерес к кругу этих работ и проблем, поднятых в них, а понятие «стволовые клетки» широко вошло в научную терминологию [19-21]. Именно проблемам стволовых клеток кроветворной ткани были посвящены последующие годы в творческой жизни Александра Яковлевича.

Известно, что стромальные клетки составляют 2-3% клеток костного мозга. При эксплантации клеток кроветворных и лимфоидных органов с низкой плотностью на 12-14-й день в культурах образуются видимые невооруженным глазом дискретные колонии фибробластоподобных клеток. Подобные колонии формируются при культивировании указанных выше тканей всех видов экспериментальных животных и человека, что позволило установить содержание этих клеток в различных органах и тканях организма в норме, при различных патологических состояниях и различных воздействиях на организм - облучение, кровопотеря, травма, введение антигена и т.д. [22-25]. Определяющим для последующих исследований явилось установление клонального происхождения формирующихся колоний. Это означает присутствие среди кроветворных и лимфоидных клеток особой категории клеток - колониеобразующих клеток-предшественников (FCFC) [17, 26, 27]. Концентрация этих клеток не является видоспецифичной и составляет 1^-3´10^-4 клеток костного мозга, а в лимфоидных органах их концентрация колеблется от 5^-10´10^-5 в селезенке и тимусе до 1´10^-7 в лимфатических узлах [12, 28-30]. Это единственная категория клеток, которая была открыта российскими учеными.

 

Первичная культура костного мозга человека, 12-й день: А - Общий вид дискретных колоний в культуральной посуде; В - колония стромальных фибробластов, ув.: ´ 5; С - стромальные фибробласты, ув.: ´ 15. Окраска: по Романовскому-Гимза

 

Показано, что во взрослом организме FCFC находятся вне пролиферативного пула, в фазе G0 и вступают в S-период, спустя 24-72 часа после эксплантации. Стромальные клетки-предшественники обладают высокими адгезивными свойствами: 90% FCFC прикрепляются к дну культурального флакона за первые 30-60 минут после эксплантации. Радиочувствительность этой категории клеток оказалась существенно ниже, чем у стволовых кроветворных клеток. При установлении фибробластной природы клеток образующих колонии in vitro было показано, что они синтезируют коллагены I и III типов, фибро- и остеонектин, и на них отсутствуют маркеры эндотелиальных клеток [15]. Гистохимические исследования позволили выявить присутствие кислой и щелочной фосфатаз, отсутствие неспецифической эстеразы. В отличие от макрофагов эти клетки лишены Fc-рецепторов и рецепторов к комплементу [31].

Метод избирательного клонирования костного мозга человека был использован не только во многих гематологических клиниках для изучения состояния стромальной ткани при различных гематологических нарушениях, но и при оказании гематологической помощи пострадавшим во время аварии на Чернобыльской АЭС.

Остеогенный потенциал стромальных клеток, выявленный как при трансплантации в диффузионных камерах, так и в открытой системе, вызвал значительный интерес врачей и исследователей, занимающихся костной патологией. Одним из первых после появления этих работ А.Я. Фриденштейна лабораторию посетил известный травматолог, академик РАМН Г.А. Илизаров - всемирно известный создатель компрессионно-дистракционного метода лечения повреждений костной ткани. Результатами данной встречи явился цикл работ по изучению эффективности клонирования клеток-предшественников на разных этапах регенераторного процесса в костях, выполненных в Институте травматологии г. Кургана. Эффективность клонирования костного мозга была изучена во многих других клиниках, в том числе и зарубежных, при различных патологических состояниях скелетных тканей, а также при некоторых метаболических нарушениях в организме, таких как ахондроплазии, фиброзные дисплазии кости, остеопорозе и др. Оказалось, что определение эффективности клонирования стромальных предшественников (концентрации этих клеток в кроветворной ткани) является надежным прогностическим тестом восстановительных процессов костной ткани и организации гемопоэтического микроокружения.

А.Я. Фриденштейн был первым, кто выявил две категории остеогенных клеток-предшественников: детерминированные (ДОКП) и индуцибельные (ИОКП). Эта гипотеза была высказана Александром Яковлевичем на основании самых ранних работ, выполненных им в 50-х годах XX века по индукции костной ткани под влиянием переходного эпителия мочевого пузыря. Позднее эта гипотеза нашла свое экспериментальное подтверждение. Вышедшая в 1973 году монография «Индукция костной ткани и остеогенез» содержала наиболее полный и подробный анализ собственных экспериментальных данных о свойствах этих двух популяций: ДОКП - в костном мозге, ИОКП - в мезенхимальной строме внутренних органов и подкожной соединительной ткани [32].

Выше мы отмечали, что выявленная популяция стромальных клеток-предшественников костного мозга обладает остеогенными потенциями. В дальнейшем было показано, что они сохраняют свой остеогенный потенциал при длительном культивировании. Проходя около 50 удвоений численности, эти клетки сохраняли диплоидность, т.е. не подвергались малигнизации, что подтвердилось при обратной трансплантации их в организм [17, 28].

 

Профессор А.Я. Фриденштейн с любимой собакой

 

В серии работ по обратной трансплантации штаммов стромальных фибробластов кроветворных и лимфоидных органов была выявлена роль этих клеток в организации специфического микроокружения, т.е. кроветворного, при трансплантации костномозговых стромальных фибробластов и лимфоидного микроокружения при трансплантации селезеночных [13, 16, 24, 33, 34].

Анализ дифференцировочных потенций моноклональных штаммов стромальных фибробластов костного мозга показал, что при обратной трансплантации в организм потомки одной стромальной клетки-предшественницы способны формировать костную, хрящевую, фиброзную и жировую ткани, а также ретикулярную ткань, пригодную для заселения кроветворными клетками [17, 34, 35].

Полученные данные о пролиферативных и дифференцировочных потенциях впервые выявленной категории стромальных клеток-предшественников позволили сформулировать понятие о стволовых стромальных клетках кроветворной и лимфоидной тканей [14, 19, 22, 34].

В середине 80-х годов у А.Я. Фриденштейна появилась возможность продолжить свои исследования за рубежом. Совместно с M. Owen (Англия, Оксфорд) был выполнен цикл работ по дифференцировке и маркерам остеогенных клеток. В лаборатории доктора P. Robby (США, Бетезда) было изучено влияние некоторых ростовых факторов на эффективность клонирования стволовых стромальных клеток костного мозга [10, 15, 36, 37].

А.Я. Фриденштейном опубликовано 212 научных работ и 6 монографий. Им подготовлено 22 кандидата и 10 докторов наук. Научная школа А.Я. Фриденштейна, его ученики - продолжают оставаться верными проблемам стволовых стромальных клеток кроветворной и лимфоидной тканей.

Исследования, выполненные А.Я. Фриденштейном и его сотрудниками вызвали и продолжают вызывать большой резонанс в научной среде всего мира. Количество публикаций, посвященных этим клеткам, возросло от нескольких сотен до нескольких тысяч в год.

31 августа 2007 года исполнится уже 10 лет как не стало Александра Яковлевича Фриденштейна - ученого, до последнего дня жизни, самоотверженно служившего науке.

About the authors

R. K. Chailachjan

N.F. Gamaleya State Research institute of epidemiology and microbiology RF Academy of Medical Sciences

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

N. V. Lacinik

N.F. Gamaleya State Research institute of epidemiology and microbiology RF Academy of Medical Sciences

Email: redaktor@celltranspl.ru
Russian Federation, Moscow

Yu. V. Gerasimov

N.F. Gamaleya State Research institute of epidemiology and microbiology RF Academy of Medical Sciences

Email: redaktor@celltranspl.ru
Russian Federation, Moscow

A. I. Кuralesova

N.F. Gamaleya State Research institute of epidemiology and microbiology RF Academy of Medical Sciences

Email: redaktor@celltranspl.ru
Russian Federation, Moscow

Yu. F. Gorskaya

N.F. Gamaleya State Research institute of epidemiology and microbiology RF Academy of Medical Sciences

Email: redaktor@celltranspl.ru
Russian Federation, Moscow

References

Supplementary files