CC BY
30
I I I I I I
Ш
Новости клеточных технологий
создается локальный градиент [повышенная концентрация SDF-1), по которому идет хемотаксис высокоподвижных циркулирующих СХС134+ ГСК в свою естественную нишу. Эндотелиальные и стромальные клетки КМ ответственны за распределение SDF-1 из кровотока в нишу для ГСК через интерцепторный механизм.
Такой алгоритм событий обеспечивает хорошую связь между удаленными друг от друга органами и костным мозгом, является ключевым молекулярным процессом, обеспечивающим хоуминг и мобилизацию гемопоэтических стволовых и эндотелиальных прогениторных и ряда других клеток как в норме, так и при патологии.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Yamaguchi J., Kusano K.F., Masuo O. et al. Stromal cell-derived factor-1 effects on ex vivo expanded endothelial progenitor cell recruitment for ischemic neovascularization. Circ. 2003; 107: l322-8.
2. Askari A.T., Unzek S., Popovic Z.B. et al. Effect of stromal-cell-derived factor 1 on stem-cell homing and tissue regeneration in ischaemic cardiomyopathy. Lancet 2003; 362: 697-703.
3. Nagasawa T., Hirota S., Tachibana K. et al. Defects of B-cell lymphopoiesis and bone-marrow myelopoiesis in mice lacking the CXC chemokine PBSF/SDF-
1. Nature 1996; 382: 635-8.
4. Tachibana K., Hirota S., lizasa H. et al. The chemokine receptor CXCR4 in haematopioetic is essential for vascularization of the gastrointestinal tract. Nature 1998; 393: 595-9.
5. Zou Y.R., Kottmann A.H., Kuroda M. et al. Function of the chemokine receptor CXCR4 in haematopoiesis and the cerebellar development. Nature 998; 393: 595-9.
6. Peled A., Petit I., Kollet O. et al. Dependence of human stem cell engraftment and repopulation of NOD/SCID mice on CXCR4. Science 1999; 283: 845-8.
7. Muller A., Homey B., Soto H. et al. Involvement of chemokine receptors in breast cancer metastasis. Nature 2001; 410: 50-6.
8. Sun Y.X., Wang J., Shelburne C.E. et al. Expression of CXCR4 and CXCL12 [SDF-1) in human prostate cancers [PCa) in vivo. J. Cell Biochem. 2003; 89: 462-73.
9. Imai K., Kobayashi M., Wang J. et al. Selective secretion of chemoattractants for hematopoietic progenitor cells by bone marrow endothelial cells: a possible role in homing of haematopioetic progenitor cells to bone marrow. Br. J. Haematol. 1999; 106: 905-11.
10. Hattori K., Heissig B., Tashiro K. et al. Plasma elevation of stromal-cell -derived factor-1 induces mobilization of mature and immature haematopoietic progenitors and stem cells. Blood 2001; 97: 3354-60.
Подготовила В.С.Мелихова По материалам Nat. Immonol. 2005; 6: 1038
Негативные последствия феномена слияния клеток
костного мозга
Феномен слияния клеток костного мозга [ККМ] с другими ткане-специфичными специализированными клетками in vivo в процессе регенерации широко обсуждается при исследовании стволовых клеток и в клеточной трансплантологии. Современный этап изучения этого биологического феномена в контексте регенерации поврежденного органа и клеточной терапии начался несколько лет назад, когда Terada показал, что ККМ могут спонтанно сливаться с эмбриональными стволовыми клетками и впоследствии приобретать фенотип клетки-хозяина [1 ]. Исследователи указывают, что слияние ККМ с клетками паренхимы в процессе регенерации может маскировать другой биологический феномен - так называемую «трансдифференцировку», однако не отрицает её существование. Далее несколькими исследовательскими группами было показано, что ККМ мыши и человека после их трансплантации в моделях повреждения органов могут спонтанно сливаться с гепатоцитами [2, 7], скелетными миоцитами [3, 6], кардиомиоцитами [4, 5], клетками головного мозга [5].
При изучении этого феномена было установлено, что относительно легко сливаются моноцитарно-макрофагальные клетки [7], миелоидные предшественники и гемопоэтические клетки [6, 7] костного мозга. Оказалось, что стромальные мезенхимальные стволовые клетки также подвержены этому явлению [8]. В результате слияния образуются клетки-гибриды, которые могут иметь 4n или 8n гетерокарионы, фено- и генотипические характеристики обоих клеточных типов [1-10]. Слияние клеток может способствовать передаче вирусов [9], а слияние ядер [образование синкари-онов) приводит к перемешиванию хромосомной ДНК и способствует генетической нестабильности [9, 10].
Биологический смысл и значение этого феномена остаётся загадкой [10]. В модели повреждения органа слияние
ККМ с гепатоцитами приводило к регенерации печени [7]. В других работах показано, что слияние не имеет никакого терапевтического значения [11, 12] или даже может привести к прогрессу заболевания [12].
Недавнее исследование группы Teгashima демонстрирует, что процесс слияния ККМ в процессе регенерации может привести к негативным последствиям. Изучали механизмы регенерации с участием ККМ на модели сахарного диабета, в частности - патогенез диабетической невропатии. Поскольку в предыдущих работах на моделях диабета было показано [13], что проинсулин-продуцирующие клетки, происходящие из костного мозга, появляются во многих органах [экстрапанкреатически), авторы предположили, что эти же клетки могут участвовать и в патогенезе осложнений сахарного диабета.
В первой серии экспериментов было установлено, что у крыс с моделью диабета появляются проинсулин и инсулин-позитивные клетки экстрапанкреатической локализации. В седалищном нерве и в спинномозговом нервном ганглии [СНГ) крыс-диабетиков такие клетки также экспрессировали пан-лейкоцитарный маркёр CD45 и один из маркёров апоп-тоза - Т^-р. Коэкспрессия транскриптов СD45 и проинсулина и Т^-р была подтверждена и у трансгенных мышей-диабетиков. Поскольку такие клетки отсутствовали у контрольных животных, исследователи предположили, что CD45+ клетки мигрируют из костного мозга и участвуют в процессах регенерации или невропатии.
Для проверки этой гипотезы выполняли аллогенные трансплантации ККМ от трансгенных мышей, несущих генетические метки, реципиентам-диабетикам. Опыты с трансплантацией костного мозга подтвердили, что проинсу-лин-позитивные клетки в седалищном нерве и СНГ имеют костномозговое происхождение. Оказалось, что у мышей-
Клеточная трансплантология и тканевая инженерия № 1 (3), 2006
I I I I I I
Новости клеточных технологий
■ ■ иппл
диабетиков мигрировавшие клетки одновременно несли генетические метки как донора, так и реципиента [GFP+/beta-даГ), что указывало на клеточное слияние. Было показано слияние ККМ с нейронами и шванновскими клетками в седалищном нерве и СНГ только мышей-диабетиков, но не здоровых животных.
Из недиабетических и диабетических животных были выделены нейроны для определения плоидности. У недиабетических крыс 99,1% нейронов СНГ были диплоидные (2п), а тетраплоидны (4п) - только 0,9%. Напротив, среди нейронов от диабетических животных была более низкая пропорция диплоидных клеток (2п) - 86,6%, более высокая пропорция полиплоидных клеток: 12,5% - тетраплоидны (4п), и 0,7% (6п) и 0,2% (8п). Кроме того, присутствие полиплоидии прямо коррелировало с экспрессией проинсулина.
Далее авторы показали, что слияние ККМ с нервными клетками в СНГ и седалищном нерве вызывает нарушение функции нервных клеток и их преждевременный апоптоз. Так, у диабетических животных гибридные клетки при слиянии начинают производить TNF-p и экспрессировать caspase-3 - проапоптотические факторы, которые участвуют в патогенезе периферической невропатии. Только у диабетических животных в СНГ были обнаружены единичные апоптотические клетки. Авторы полагают, что и полиплоид-ность, предположительно, ведет к выключению клеток из кле-
точного цикла, что вызывает апоптоз. Так, изолированные гибридные нейроны (проинсулин-позитивные) гораздо быстрее умирали в культуре, чем негибридные (проинсулин-негативные), выделенные из одной и той же ткани. Кроме того, авторы показали, что в клетках-гибридах седалищного нерва и СНГ значительно нарушен кальциевый гомеостаз, что может приводить к нарушению электрофизиологичес-кой функции таких нейронов и усугублять невропатию.
Таким образом, авторы исследования показали, что ККМ в процессе развития сахарного диабета активно мигрируют в различные органы, сливаются с нервными клетками, что приводит к ускорению апоптоза и развитию невропатии. Остаётся неясным, какие именно клетки костного мозга в данной модели обладают способностью к миграции и слиянию. Только ли патологическое значение имеет слияние в данной модели? Поскольку клетки-гибриды экспрессировали проинсулин и инсулин, то возможна ли секреция этих гормонов и экстра-панкреатическая компенсация синтеза инсулина?
Следует отметить, что это исследование, как и большая часть остальных, было выполнено на грызунах, поэтому остаётся неизученным, имеет ли феномен слияния ККМ негативные стороны в организме человека. Сможем ли мы управлять слиянием и возможно ли его применение только с терапевтической целью? Будущие исследования призваны ответить на эти вопросы.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Terada N., Hamazaki T., Oka M. et al. Bone marrow cells adopt the phenotype of other cells by spontaneous cell fusion. Nature 2002;.416[6880): 542-5.
2. Wang X., Willenbring H., Akkari Y. et al. Cell fusion is the principal source of bone-marrow-derived hepatocytes. Nature 2003; 422: 897.
3. Ferrari G., Cusella-De Angelis G., Coletta M. et al. Muscle regeneration by bone marrow derived myogenic progenitors. Science 1998; 279: 1528-30.
4. Nygren J.M., Jovinge S., Breitbach M. et al. Bone marrow-derived hematopoietic cells generate cardiomyocytes at a low frequency through cell fusion, but not transdifferentiation. Nature Med. 2004; 10: 494-501.
5. Alvarez-Dolado M., Pardal R., Garcia-Verdugo J. et al. Fusion of bone-marrow-derived cells with Purkinje neurons, cardiomyocytes and hepatocytes. Nature 2003; 425: 968-73.
6. Abedi M., Greer D.A., Colvin G.A. et al. Robust conversion of marrow cells to skeletal muscle with formation of marrow-derived muscle cell colonies: a multifactorial process. Exp. Hematol. 2004; 32: 426-34.
7. Willenbring H., Bailey A.S., Foster M. et al. Myelomonocytic cells are sufficient for therapeutic cell fusion in liver. Nat. Med. 2004; 10; 7: 744-8.
8. Shi D., Reinecke H., Murry C.E., Torok-Storb B. Myogenic fusion of human bone marrow stromal cells, but not hematopoietic cells. Blood 2004; 104(1): 290-4.
9. Ogle B.M. et al. Spontaneous fusion of cells between species yields transdifferentiation and retroviral in vivo. FASEB J. 2004; 18: 548-50.
10. Ogle B.M., Cascalho M., Platt J.L. Biological implications of cell fusion. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2005; 6(7): 567-75.
11. Lapidos K.A., Chen Y.E., Earley J.U. et al. Transplanted hematopoietic stem cells demonstrate impaired sarcoglycan expression after engraftment into cardiac and skeletal muscle. J. Clin. Invest. 2004; 114: 1577-85.
12. Dell'Agnola C., Wang Z., Storb R. et al. Hematopoietic stem cell transplantation does not restore dystrophin expression in Duchenne muscula dystrophy dogs. Blood 2004; 104(13): 4311-8.
13. Kojima H., Fujimiya M., Matsumura K. et al. Extrapancreatic insulin-producing cells in multiple organs in diabetes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2004; 101(8): 2458-63.
Подготовил А. Поспелов По материалам Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2005; 102: 12525-30
Новые данные по спонтанной онкогенетической трансформации «взрослых» стволовых клеток костного мозга человека in vitro
Широкое начало клинических испытаний методов терапии прогениторными и стволовыми клетками костного мозга при различных заболеваниях требует уверенности в их безопасности прежде всего - онкогенной. На потенциальный риск канцерогенеза из «взрослых» стволовых клеток человека после их трансплантации указывает тот факт, что они экспрессируют общие маркёры с эмбриональными стволовыми клетками и многими злокачественными линиями [1]. Кроме того, из многих злокачественных новообра-
зований человека были выделены и охарактеризованы так называемые опухоль-инициирующие клетки, которые, как оказалось, имеют общие характеристики [маркёры] с нормальными «взрослыми» стволовыми клетками [2].
Daniel Rubio описал популяцию мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток [MM^] человека, выделенную из подкожной жировой клетчатки, демонстрирующую злокачественные характеристики [З]. В культуре CD^V
Клеточная трансплантология и тканевая инженерия № 1 (3), 200G
