Поиск Кабинет

Управляемая экспансия гемопоэтических стволовых клеток in vivo

Экспансия (размножение) гемопоэтических стволовых клеток (ГСК) - перспективное направление клеточной терапии и развития бизнеса, связанного с банкированием пуповинной крови. Все исследования, которые были опубликованы по этому вопросу, описывают различные способы экспансии ГСК ex vivo [1-6]. Основной целью экспансии ГСК ex vivo является получение их достаточного для трансплантации и реализации терапевтического эффекта количества при сохранении функциональных свойств (способность приживаться и поддерживать длительный гемопоэз) [1]. Основными направлениями решения этой задачи являются: 1) выбор оптимальной популяции ГСК для экспансии; 2) определение особенностей экспансии популяций ГСК, которые подвергаются энграфтингу; 3) обнаружение новых факторов (агентов), влияющих на деление ГСК ex vivo и in vivo [2].

Большинство протоколов экспансии ГСК ex vivo используют цитокины и факторы роста [1-4]. Недавно была описана группа так называемых ангиопоэтин-подобных белков (Angptl), синтезируемых клетками эмбриональной печени и способных повысить в количество ГСК в культуре 20-30 раз. Авторы предполагают, что Angptl активизируют сигнальные пути, отличные от тех через которые действуют известные гемопопэтические факторы - SCF, TPO, IGF-2 или FGF-1 [11]. Современные работы посвящены пониманию молекулярных механизмов, способных влиять на размножение ГСК [4,5]. Так, большое значение имело исследование Wnt-сигнального пути[5], активация которого через экспрессию гена HoxB4 способствует экспансии ГСК [6]. Неотъемлемым компонентом Wnt-механизма является её негативный регулятор - гликоген-син-таза-киназа-3 (GSK-3) [8] GSK-3 - ключевой фермент, вызывающий также модуляцию Notch-сигнального пути [9].

Совеременный взгляд на роль Notch- и Wnt- сигналов в дифференцировке и экспансии ГСК изложен в недавней работе Duncan [10].

Работа, недавно опубликованная в Nature Medicine, по своей сути является первой, в которой описывается управляемая экспансия мышиных и человеческих ГСК in vivo. Опираясь на данные, описывающие участие GSK-3 в 2-х сигнальных путях [8, 9], регулирующих количество ГСК, авторы работы решили проверить насколько эффективно ингибитор этого белка сработает в качестве терапевтического агента, влияющего на энграфтинг и количество ГСК in vivo.

Выполняли трансплантации меченых ГСК в SCID-мышей, на фоне введения ингибитора GSK-3 и без него. Оказалось, что энграфтинг ГСК и их общее количество значительно больше в мышах с применением ингибитора GSK-3. В разное время, до 4 недель, в периферической крови, наблюдали репопуляцию всех кроветворных ростков клетками донора. Лечение ингибитором GSK-3 обусловливало устойчивый энграфтинг спустя 11 недель после трансплантации, при этом количество клеток Lin- увеличилось в 10 раз. Аналогичные результаты были получены учёными и в экспериментах с человеческими ГСК (Lin-), выделенными из пуповинной и мобилизированной периферической крови. При этом наблюдали репопуляцию как миелоидного так и лимфоидного ростков, а общее количество ГСК (CD34+/CD38-) возрастало в 2 раза. При исследовании колониеобразующей способности человеческих ГСК, размноженных in vivo при помощи ингибитора GSK-3, было установлено, что их количество также увеличивается. Таким образом, исследователи заключают, что ингибитор GSK-3 является видо-неспецифичным агентом, вызывающим экспансию ГСК in vivo, и при этом не повреждающим их функцию.

При выяснении механизма действия ингибитора GSK-3 исследователи показали, что этот белок увеличивает количество только «примитивных» гемопоэтических клеток -Lin-/c-Kit+/Sca-1 + мыши и CD34+ человека исходно находящихся в митотической фазе. Это было показано как in vivo, так и in vitro на нескольких линиях мышей. В специальных модельных экспериментах было показано, что введение ингибитора GSK-3 моделирует активность 3 основных сигнальных путей, регулирующих деление ГСК - Wnt [10], Notch [9] и Hedgehog [12]. Так, наблюдали усиление работы генов, связанных с «включением» Wnt-пути на 28% в Lin-/c-Kit+/Sca-1 + клетках, но не Lin+/Sca-1-. Аналогично показали усиление экспрессии генов, связанных с активацией Notch- пути, однако снижение активности генов Hedgehog- пути в ГСК экспериментальных (леченых) мышей. Модуляция этих сигнальных путей ингибитором GSK-3 была подтверждена и in vitro. Эти данные показывают, что этот белок специфически и прямо влияет только на «ранние» ГСК, но не на прогениторные клетки и нишу.

Применение только ингибитора GSK-3 без трансплантации ГСК также снижало летальность мышей, что, по-видимому, может указывать на стимуляцию деления собственных, устойчивых к облучению ГСК. Кроме того, применение ингибитора GSK-3 значительно ускоряло «выход» из нейтропении и мегакариоцитопении, длительно поддерживало высокую репопуляцию гемопоэза донора вне зависимости от количества пересаженных клеток. Однако, при серийных трансплантациях (вторичных) ГСК, размноженных введением ингибитора GSK-3, дальнейшей их экспансии не наблюдали.

Это исследование продемонстрировало возможность регулировать экспансию ГСК in vivo. Применение ингибитора GSK-3 значительно увеличивает количество ранних ГСК мыши и человека, их репопуляционную (in vivo) и колониеобразующую активность (in vitro). Точкой клинического приложения может стать способность этого белка усиливать энграфтинг и репопуляцию ГСК. Поскольку ингибитор ГСК-3 сокращает период восстановления из цитопении и увеличивает выживаемость мышей после трансплантации ГСК, то этот агент безусловно имеет большие клинические перспективы. Подобные препараты найдут своё применение в клинике трансплантации костного мозга в случаях недостаточного количестве ГСК в пересаживаем образце, как это часто бывает, например, при трансплатации клеток пуповинной крови взрослым пациентам с лейкемией.

Подписаться на новости
877
Дата: 02 сентября 2006 г.
© При копировании любых материалов сайта, ссылка на источник обязательна.
Подняться вверх сайта