Sel stem hematopoietik kantung kuning telur

Jelas sekali, pelbagai potensi proliferatif dan pembezaan sel stem hematopoietik ditentukan oleh keanehan perkembangan ontogenetik mereka, kerana walaupun penyetempatan kawasan utama hematopoiesis berubah pada manusia semasa ontogenesis. Sel progenitor hematopoietik kantung kuning janin komited untuk pembentukan garis sel erythropoietik secara eksklusif. Selepas penghijrahan HSC primer ke hati dan limpa, spektrum garis komitmen berkembang dalam persekitaran mikro organ-organ ini. Khususnya, sel stem hematopoietik memperoleh keupayaan untuk menjana sel keturunan limfoid. Dalam tempoh pranatal, sel progenitor hematopoietik mencapai zon penyetempatan akhir dan mengisi sumsum tulang. Semasa perkembangan intrauterin, darah janin mengandungi sejumlah besar sel stem hematopoietik. Sebagai contoh, pada minggu ke-13 kehamilan, tahap HSC mencapai 18% daripada jumlah sel darah mononuklear. Selepas itu, penurunan progresif dalam kandungannya diperhatikan, tetapi sebelum kelahiran, jumlah HSC dalam darah tali pusat berbeza sedikit daripada jumlahnya dalam sumsum tulang.

Menurut konsep klasik, perubahan semula jadi dalam penyetempatan hematopoiesis semasa perkembangan embrio mamalia dijalankan dengan penghijrahan dan pengenalan ke dalam persekitaran mikro baru sel stem hematopoietik pluripoten - dari kantung kuning ke hati, limpa dan sumsum tulang. Oleh kerana pada peringkat awal perkembangan embrio, tisu hematopoietik mengandungi sejumlah besar sel stem, yang berkurangan apabila janin matang, yang paling menjanjikan untuk mendapatkan sel stem hematopoietik dianggap sebagai tisu hematopoietik hati embrio, diasingkan daripada bahan yang digugurkan pada 5-8 minggu kehamilan.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

Soalan tentang asal usul sel stem hematopoietik

Tidak syak lagi bahawa pembentukan embrio eritrosit berasal dari pulau darah kantung kuning telur. Walau bagaimanapun, potensi pembezaan in vitro sel hematopoietik kantung kuning telur adalah sangat terhad (mereka membezakan terutamanya kepada eritrosit). Perlu diingatkan bahawa pemindahan sel stem hematopoietik kantung kuning telur tidak dapat memulihkan hematopoiesis untuk masa yang lama. Ternyata sel-sel ini bukan pendahulu HSC dewasa. HSC sebenar muncul lebih awal, pada minggu ke-3-5 perkembangan intrauterin, di zon pembentukan tisu perut dan endothelium saluran darah (paraaortic splanchnopleura, P-SP), serta di tempat aorta, gonad dan buah pinggang utama - di mesonephros atau yang dipanggil rantau AGM. Telah ditunjukkan bahawa sel rantau AGM adalah sumber bukan sahaja HSC, tetapi juga sel endothelial saluran darah, serta osteoklas yang terlibat dalam proses pembentukan tisu tulang. Pada minggu ke-6 kehamilan, sel-sel progenitor hematopoietik awal dari rantau AGM bergerak ke hati, yang kekal sebagai organ hematopoietik utama janin sehingga kelahiran.

Oleh kerana perkara ini sangat penting dari sudut pandangan pemindahan sel, masalah asal usul HSC dalam proses embriogenesis manusia patut diberi pembentangan yang lebih terperinci. Idea klasik bahawa sel stem hematopoietik mamalia dan burung berasal dari sumber ekstraembrionik adalah berdasarkan kajian Metcalf dan Moore, yang merupakan yang pertama menggunakan kaedah pengklonan HSC dan keturunannya yang diasingkan daripada kantung kuning telur. Hasil kerja mereka berfungsi sebagai asas untuk teori migrasi, mengikut mana HSC, setelah pertama kali muncul dalam kantung kuning telur, secara berurutan mengisi organ hematopoietik sementara dan muktamad apabila persekitaran mikro yang sepadan terbentuk di dalamnya. Ini adalah bagaimana sudut pandangan ditubuhkan bahawa penjanaan HSC, yang pada mulanya dilokalisasikan dalam kantung kuning telur, berfungsi sebagai asas selular untuk hematopoiesis definitif.

Sel progenitor hematopoietik kantung kuning tergolong dalam kategori sel progenitor hematopoietik terawal. Fenotip mereka diterangkan oleh formula AA4.1+CD34+c-kit+. Tidak seperti HSC sumsum tulang matang, mereka tidak menyatakan antigen Sca-1 dan molekul MHC. Nampaknya penampilan antigen penanda pada membran permukaan kantung kuning HSC semasa penanaman sepadan dengan pembezaan mereka semasa perkembangan embrio dengan pembentukan garis hematopoietik yang komited: tahap ekspresi antigen CD34 dan Thy-1 berkurangan, ekspresi CD38 dan CD45RA meningkat, dan molekul HLA-DR muncul. Dengan pengkhususan seterusnya secara in vitro yang disebabkan oleh sitokin dan faktor pertumbuhan, ekspresi antigen khusus untuk sel progenitor hematopoietik bagi garis sel tertentu bermula. Walau bagaimanapun, hasil kajian hematopoiesis embrio dalam wakil tiga kelas vertebrata (amfibia, burung dan mamalia) dan, khususnya, analisis asal usul HSC yang bertanggungjawab untuk hematopoiesis definitif dalam ontogenesis selepas bersalin, bercanggah dengan konsep klasik. Telah ditetapkan bahawa dalam wakil semua kelas yang dipertimbangkan, dua kawasan bebas di mana HSC timbul terbentuk semasa embriogenesis. Rantau "klasik" ekstraembrionik diwakili oleh kantung kuning telur atau analognya, manakala zon intraembrionik penyetempatan HSC yang dikenal pasti baru-baru ini termasuk mesenkim paraaortik dan rantau AGM. Hari ini, boleh dikatakan bahawa dalam amfibia dan burung, HSC definitif berasal dari sumber intraembrionik, manakala dalam mamalia dan manusia, penyertaan HSC kantung kuning telur dalam hematopoiesis definitif belum boleh dikecualikan sepenuhnya.

Hematopoiesis embrio dalam kantung kuning telur, sebenarnya, erythropoiesis primer, yang dicirikan oleh pemeliharaan nukleus pada semua peringkat pematangan eritrosit dan sintesis hemoglobin jenis janin. Menurut data terkini, gelombang erythropoiesis primer berakhir di kantung kuning telur pada hari ke-8 perkembangan embrio. Ia diikuti dengan tempoh pengumpulan sel progenitor erythroid definitif - BFU-E, yang terbentuk secara eksklusif dalam kantung kuning telur dan mula-mula muncul pada hari ke-9 kehamilan. Pada peringkat seterusnya embriogenesis, sel progenitor erythroid definitif - CFU-E, serta (!) sel mast dan CFU-GM sudah terbentuk. Ini adalah asas untuk sudut pandangan bahawa sel-sel progenitor definitif timbul dalam kantung kuning telur, berhijrah dengan aliran darah, menetap di hati dan dengan cepat memulakan fasa pertama hematopoiesis intraembrionik. Menurut konsep ini, kantung kuning telur boleh dianggap, dalam satu tangan, sebagai tapak erythropoiesis primer, dan di pihak yang lain, sebagai sumber pertama sel progenitor hematopoietik muktamad dalam perkembangan embrio.

Telah ditunjukkan bahawa sel pembentuk koloni dengan potensi proliferatif yang tinggi boleh diasingkan daripada kantung kuning telur seawal hari ke-8 kehamilan, iaitu, jauh sebelum penutupan sistem vaskular embrio dan kantung kuning telur. Lebih-lebih lagi, sel-sel dengan potensi proliferatif tinggi yang diperoleh daripada kantung kuning telur secara in vitro membentuk koloni yang saiz dan komposisi selularnya tidak berbeza daripada parameter pertumbuhan budaya sel stem sumsum tulang yang sepadan. Pada masa yang sama, apabila pemindahan semula sel pembentuk koloni kantung kuning telur dengan potensi proliferatif yang tinggi, lebih banyak sel pembentuk koloni anak perempuan dan sel progenitor multipoten terbentuk daripada apabila menggunakan sel progenitor sumsum tulang hematopoiesis.

Kesimpulan akhir mengenai peranan sel stem hematopoietik kantung kuning dalam hematopoiesis muktamad boleh disediakan oleh hasil kerja di mana pengarang memperoleh garisan sel endothelial kantung kuning telur (G166), yang secara berkesan menyokong percambahan selnya dengan ciri fenotip dan fungsi HSC (AA4.1+WGA+, sifat pelekat yang lemah dan lemah). Kandungan yang terakhir meningkat lebih daripada 100 kali ganda apabila ditanam pada lapisan penyuap sel C166 selama 8 hari. Makrofaj, granulosit, megakaryocytes, sel letupan dan monosit, serta sel prekursor B- dan T-limfosit dikenal pasti dalam koloni campuran yang ditanam pada sublapisan sel C166. Sel kantung kuning telur yang tumbuh pada sublapisan sel endothelial mempunyai keupayaan untuk membiak sendiri dan bertahan sehingga tiga bahagian dalam eksperimen penulis. Pemulihan hematopoiesis dengan bantuan mereka dalam tikus matang dengan immunodeficiency gabungan yang teruk (SCID) disertai dengan pembentukan semua jenis leukosit, serta T- dan B-limfosit. Walau bagaimanapun, pengarang dalam kajian mereka menggunakan sel kantung kuning telur embrio berumur 10 hari, di mana sistem vaskular tambahan dan intraembrionik telah ditutup, yang tidak membenarkan kita mengecualikan kehadiran HSC intraembrionik di kalangan sel kantung kuning telur.

Pada masa yang sama, analisis potensi pembezaan sel hematopoietik pada peringkat awal perkembangan, yang diasingkan sebelum penyatuan sistem vaskular kantung kuning telur dan embrio (8-8.5 hari kehamilan), mendedahkan kehadiran prekursor sel T dan B dalam kantung kuning telur, tetapi tidak dalam badan embrio. Dalam sistem in vitro, dengan kaedah penanaman dua peringkat pada satu lapisan sel epitelium dan subepitelium timus, sel mononuklear kantung kuning telur dibezakan kepada limfosit T pra-T dan matang. Di bawah keadaan penanaman yang sama, tetapi pada lapisan tunggal sel stromal hati dan sumsum tulang, sel mononuklear kantung kuning telur dibezakan kepada pra-sel B dan limfosit IglVT-B yang matang.

Hasil kajian ini menunjukkan kemungkinan perkembangan sel sistem imun daripada tisu ekstraembrionik kantung kuning telur, dan pembentukan garisan sel T dan B primer bergantung kepada faktor persekitaran mikro stroma organ hematopoietik embrio.

Pengarang lain juga telah menunjukkan bahawa kantung kuning telur mengandungi sel-sel yang berpotensi untuk pembezaan limfoid, dan limfosit yang terhasil tidak berbeza dalam ciri-ciri antigen daripada haiwan yang matang secara seksual. Telah ditetapkan bahawa sel kantung kuning embrio berumur 8-9 hari mampu memulihkan limfopoiesis dalam timus athymocyte dengan kemunculan CD3+CD4+- dan CD3+CD8+-limfosit matang yang mempunyai repertoir reseptor sel T yang terbentuk. Oleh itu, timus boleh dihuni oleh sel-sel asal luar embrio, tetapi adalah mustahil untuk mengecualikan kemungkinan penghijrahan sel prekursor T-limfosit awal daripada sumber limfopoiesis intraembrionik ke dalam timus.

Pada masa yang sama, pemindahan sel hematopoietik kantung kuning telur kepada penerima penyinaran dewasa tidak selalu menghasilkan populasi semula jangka panjang zon penyetempatan tisu hematopoietik yang berkurangan, dan sel kantung kuning telur in vitro membentuk koloni splenik yang jauh lebih sedikit daripada sel rantau AGM. Dalam sesetengah kes, menggunakan sel kantung kuning embrio berumur 9 hari, masih mungkin untuk mencapai populasi semula jangka panjang (sehingga 6 bulan) tisu hematopoietik dalam penerima yang disinari. Penulis percaya bahawa sel kantung kuning telur dengan fenotip CD34+c-kit+ bukan sahaja tidak berbeza daripada yang berasal dari rantau AGM dalam keupayaan mereka untuk mengisi semula organ hematopoietik yang telah habis, tetapi juga memulihkan hematopoiesis dengan lebih berkesan, kerana kantung kuning telur mengandungi hampir 37 kali lebih banyak daripadanya.

Perlu diingatkan bahawa eksperimen menggunakan sel hematopoietik kantung kuning dengan antigen penanda sel stem hematopoietik (c-kit+ dan/atau CD34+ dan CD38+), yang disuntik terus ke dalam hati atau urat perut anak tikus betina yang menerima suntikan busulfan pada hari ke-18 kehamilan. Dalam haiwan yang baru lahir sedemikian, myelopoiesis mereka sendiri telah ditindas secara mendadak kerana penghapusan sel stem hematopoietik yang disebabkan oleh busulfan. Selepas pemindahan sel stem hematopoietik kantung kuning telur, unsur-unsur terbentuk yang mengandungi penanda penderma - glycerophosphate dehydrogenase - dikesan dalam darah periferal penerima selama 11 bulan. Telah didapati bahawa HSC kantung kuning mengembalikan kandungan sel keturunan limfoid, myeloid dan erythroid dalam darah, timus, limpa dan sumsum tulang, dan tahap chimerism adalah lebih tinggi dalam kes intrahepatic dan bukannya pentadbiran intravena sel kantung kuning. Penulis percaya bahawa HSC kantung kuning telur embrio peringkat awal (sehingga 10 hari) memerlukan interaksi awal dengan persekitaran mikro hematopoietik hati untuk berjaya mengisi organ hematopoietik penerima dewasa. Ada kemungkinan bahawa terdapat tahap perkembangan yang unik dalam embriogenesis, apabila sel kantung kuning telur, pada mulanya berhijrah ke hati, kemudian memperoleh keupayaan untuk mengisi stroma organ hematopoietik penerima matang.

Dalam hal ini, perlu diperhatikan bahawa chimerism sel sistem imun agak kerap diperhatikan selepas pemindahan sel sumsum tulang kepada penerima matang yang disinari - dalam darah yang terakhir, sel fenotip penderma didapati dalam kuantiti yang agak besar di kalangan B-, T-limfosit dan granulosit penerima, yang berterusan selama sekurang-kurangnya 6 bulan.

Sel hematopoietik dalam mamalia pertama kali dikesan melalui kaedah morfologi pada hari ke-7 perkembangan embrio dan diwakili oleh pulau hematopoietik di dalam vesel kantung kuning telur. Walau bagaimanapun, pembezaan hematopoietik semulajadi dalam kantung kuning telur terhad kepada eritrosit primer yang mengekalkan nukleus dan mensintesis hemoglobin janin. Walau bagaimanapun, secara tradisinya dipercayai bahawa kantung kuning telur berfungsi sebagai satu-satunya sumber HSC yang berhijrah ke organ hematopoietik embrio yang sedang berkembang dan menyediakan hematopoiesis definitif pada haiwan dewasa, kerana penampilan HSC dalam badan embrio bertepatan dengan penutupan sistem vaskular kantung kuning telur dan embrio. Sudut pandangan ini disokong oleh data bahawa sel kantung kuning telur, apabila diklon secara in vitro, menimbulkan granulosit dan makrofaj, dan in vivo - kepada koloni splenik. Kemudian, dalam perjalanan eksperimen pemindahan, telah ditubuhkan bahawa sel hematopoietik kantung kuning telur, yang dalam kantung kuning telur itu sendiri mampu membezakan hanya ke dalam eritrosit primer, dalam persekitaran mikro hati tikus SCID yang baru lahir dan dewasa, timus yang kehabisan atau penyuap stromal memperoleh keupayaan untuk mengumpul semula semua saluran hematopoietik dalam sel hematopoietik. haiwan penerima. Pada dasarnya, ini membolehkan kami mengklasifikasikannya sebagai HSC sebenar - sebagai sel yang berfungsi dalam tempoh selepas bersalin. Diandaikan bahawa kantung kuning telur, bersama-sama dengan rantau AGM, berfungsi sebagai sumber HSC untuk hematopoiesis definitif dalam mamalia, tetapi sumbangan mereka kepada pembangunan sistem hematopoietik masih tidak jelas. Makna biologi kewujudan dua organ hematopoietik dengan fungsi yang sama dalam embriogenesis mamalia awal juga tidak jelas.

Pencarian untuk jawapan kepada soalan-soalan ini diteruskan. In vivo, adalah mungkin untuk membuktikan kehadiran dalam kantung kuning telur embrio sel 8-8.5 hari yang memulihkan limfopoiesis dalam tikus SCID yang disinari secara sublethal dengan kekurangan ketara T- dan B-limfosit. Sel hematopoietik kantung kuning disuntik secara intraperitoneal dan terus ke dalam limpa dan tisu hati. Selepas 16 minggu, TCR/CD34 CD4+ dan CD8+ T-limfosit dan B-220+IgM+ B-limfosit yang dilabelkan dengan antrxgenes MHC penderma dikesan dalam penerima. Pada masa yang sama, penulis tidak menemui sel stem yang mampu memulihkan sistem imun dalam badan embrio berusia 8-8.5 hari.

Sel hematopoietik kantung kuning mempunyai potensi proliferatif yang tinggi dan mampu membiak sendiri secara berpanjangan secara in vitro. Sesetengah pengarang mengenal pasti sel-sel ini sebagai HSC berdasarkan generasi sel progenitor erythroid yang berpanjangan (hampir 7 bulan), yang berbeza daripada progenitor sumsum tulang keturunan erythroid dengan tempoh laluan yang lebih lama, saiz koloni yang lebih besar, peningkatan kepekaan terhadap faktor pertumbuhan dan percambahan lebih lama. Di samping itu, di bawah keadaan yang sesuai untuk penanaman sel kantung kuning telur secara in vitro, sel progenitor limfoid juga terbentuk.

Data yang dibentangkan secara amnya membolehkan kami menganggap kantung kuning telur sebagai sumber HSC, kurang komited dan oleh itu mempunyai potensi proliferatif yang lebih besar daripada sel stem sumsum tulang. Walau bagaimanapun, walaupun fakta bahawa kantung kuning telur mengandungi sel-sel progenitor hematopoietik pluripoten yang mengekalkan pelbagai garis pembezaan hematopoietik secara in vitro untuk jangka masa yang lama, satu-satunya kriteria untuk kesempurnaan HSC adalah keupayaan mereka untuk mengisi semula organ hematopoietik penerima dalam jangka masa panjang, yang sel hematopoietiknya musnah atau rosak secara genetik. Oleh itu, persoalan utama ialah sama ada sel hematopoietik pluripoten kantung kuning telur boleh berhijrah dan mengisi organ hematopoietik dan sama ada dinasihatkan untuk menyemak semula kerja yang diketahui yang menunjukkan keupayaan mereka untuk mengisi semula organ hematopoietik haiwan matang dengan pembentukan garisan hematopoietik utama. Sumber intraembrionik GSC muktamad telah dikenal pasti dalam embrio burung pada tahun 1970-an, yang kemudiannya menimbulkan keraguan pada idea yang telah ditetapkan tentang asal usul ekstraembrionik GSC, termasuk dalam wakil kelas vertebrata yang lain. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, penerbitan telah muncul mengenai kehadiran kawasan intraembrionik yang sama yang mengandungi GSC dalam mamalia dan manusia.

Perlu diingatkan sekali lagi bahawa pengetahuan asas dalam bidang ini sangat penting untuk pemindahan sel praktikal, kerana ia akan membantu bukan sahaja untuk menentukan sumber pilihan HSC, tetapi juga untuk mewujudkan ciri-ciri interaksi sel hematopoietik primer dengan organisma asing secara genetik. Adalah diketahui bahawa pengenalan sel stem hematopoietik hati janin manusia ke dalam embrio biri-biri pada peringkat organogenesis membawa kepada kelahiran haiwan chimera, dalam darah dan sumsum tulang yang mana 3 hingga 5% sel hematopoietik manusia ditentukan secara stabil. Pada masa yang sama, HSC manusia tidak mengubah karyotype mereka, mengekalkan kadar percambahan yang tinggi dan keupayaan untuk membezakan. Di samping itu, HSC xenogeneik yang dipindahkan tidak bertentangan dengan sistem imun dan fagosit organisma tuan rumah dan tidak berubah menjadi sel tumor, yang membentuk asas untuk pembangunan intensif kaedah untuk pembetulan intrauterin patologi genetik keturunan menggunakan HSC atau ESC yang ditransfeksi dengan gen yang kekurangan.

Tetapi pada peringkat embriogenesis apakah lebih sesuai untuk melakukan pembetulan sedemikian? Buat pertama kalinya, sel-sel yang ditentukan untuk hematopoiesis muncul dalam mamalia sejurus selepas implantasi (hari ke-6 kehamilan), apabila tanda-tanda morfologi pembezaan hematopoietik dan organ hematopoietik anggapan masih tiada. Pada peringkat ini, sel-sel embrio tikus yang tersebar mampu mengisi semula organ hematopoietik penerima yang disinari dengan pembentukan eritrosit dan limfosit yang berbeza daripada sel perumah mengikut jenis hemoglobin atau isomerase gliserofosfat, masing-masing, serta penanda kromosom tambahan (Tb) sel penderma. Dalam mamalia, seperti pada burung, serentak dengan kantung kuning telur, sebelum penutupan katil vaskular biasa, sel-sel hematopoietik muncul secara langsung di dalam badan embrio dalam splanchnopleura paraaortic. Sel hematopoietik fenotip AA4.1+ telah diasingkan daripada rantau AGM dan dicirikan sebagai sel hematopoietik multipoten yang membentuk T- dan B-limfosit, granulosit, megakaryosit dan makrofaj. Secara fenotip, sel progenitor multipoten ini sangat dekat dengan HSC sumsum tulang haiwan dewasa (CD34+c-kit+). Bilangan sel AA4.1+ berbilang kuasa di antara semua sel rantau AGM adalah kecil - mereka membentuk tidak lebih daripada 1/12 bahagiannya.

Dalam embrio manusia, kawasan intraembrionik yang mengandungi HSC homolog dengan rantau AGM haiwan juga telah dikenal pasti. Lebih-lebih lagi, pada manusia, lebih daripada 80% sel multipoten dengan potensi proliferatif yang tinggi terkandung dalam badan embrio, walaupun sel tersebut juga terdapat dalam kantung kuning telur. Analisis terperinci mengenai penyetempatan mereka menunjukkan bahawa beratus-ratus sel tersebut dikumpulkan dalam kumpulan padat yang terletak berdekatan dengan endothelium dinding ventral aorta dorsal. Secara fenotip, ia adalah sel CD34CD45+Lin. Sebaliknya, dalam kantung kuning telur, serta dalam organ hematopoietik lain embrio (hati, sumsum tulang), sel-sel tersebut adalah tunggal.

Akibatnya, dalam embrio manusia rantau AGM mengandungi kelompok sel hematopoietik yang berkait rapat dengan endothelium ventral aorta dorsal. Hubungan ini juga dikesan pada tahap imunokimia - kedua-dua sel gugusan hematopoietik dan sel endothelial menyatakan faktor pertumbuhan endothelial vaskular, ligan Flt-3, reseptornya FLK-1 dan STK-1, serta faktor transkripsi sel stem leukemia. Di rantau AGM, derivatif mesenchymal diwakili oleh helai padat sel bulat yang terletak di sepanjang keseluruhan aorta dorsal dan menyatakan tenascin C - glikoprotein bahan tanah yang terlibat secara aktif dalam proses interaksi dan penghijrahan antara sel.

Sel stem multipoten rantau AGM selepas pemindahan dengan cepat memulihkan hematopoiesis pada tikus penyinaran matang dan menyediakan hematopoiesis yang berkesan untuk masa yang lama (sehingga 8 bulan). Penulis tidak menemui sel dengan sifat sedemikian dalam kantung kuning telur. Hasil kajian ini disahkan oleh data kerja lain, yang menunjukkan bahawa dalam embrio peringkat awal pembangunan (10.5 hari), rantau AGM adalah satu-satunya sumber sel yang sesuai dengan definisi HSC, memulihkan hematopoiesis myeloid dan limfoid dalam penerima penyinaran matang.

Garis stromal AGM-S3 telah diasingkan daripada rantau AGM, sel yang menyokong penjanaan sel progenitor komited CFU-GM, BFU-E, CFU-E dan unit pembentuk koloni jenis campuran dalam budaya. Kandungan yang terakhir semasa penanaman pada sublayer penyuap sel talian AGM-S3 meningkat daripada 10 hingga 80 kali ganda. Oleh itu, persekitaran mikro rantau AGM mengandungi sel asas stromal yang menyokong hematopoiesis secara berkesan, jadi rantau AGM itu sendiri mungkin bertindak sebagai organ hematopoietik embrionik - sumber HSC muktamad, iaitu, HSC yang membentuk tisu hematopoietik haiwan dewasa.

Immunophenotyping lanjutan komposisi selular rantau AGM menunjukkan bahawa ia mengandungi bukan sahaja sel hematopoietik multipoten, tetapi juga sel yang komited kepada pembezaan myeloid dan limfoid (T- dan B-limfosit). Walau bagaimanapun, analisis molekul sel CD34+c-kit+ individu dari rantau AGM menggunakan tindak balas rantai polimerase mendedahkan pengaktifan hanya gen beta-globin dan myeloperoxidase, tetapi bukan gen limfoid yang mengodkan sintesis CD34, Thy-1, dan 15. Pengaktifan separa gen gen spesifik keturunan dan gen gen ontogenetik awal adalah ciri bagi peringkat awal gen progenitor HSC. sel. Memandangkan bilangan sel progenitor yang komited di rantau AGM bagi embrio 10 hari adalah 2-3 susunan magnitud lebih rendah daripada di hati, boleh dikatakan bahawa pada hari ke-10 embriogenesis, hematopoiesis di rantau AGM baru bermula, sedangkan dalam organ hematopoietik utama janin telah berkembang dalam tempoh hematopoietik ini.

Sesungguhnya, tidak seperti sel stem hematopoietik terdahulu (9-11 hari) pada kantung kuning telur dan rantau AGM, yang mengisi semula persekitaran mikro hematopoietik bayi yang baru lahir, tetapi bukan organisma dewasa, sel-sel progenitor hematopoietik pada hati embrio 12-17 hari tidak lagi memerlukan persekitaran mikro hematopoietik awal selepas bersalin dan haiwan dewasa yang lebih teruk daripada persekitaran mikro hematopoietik yang baru lahir dan haiwan dewasa tidak lebih teruk daripada yang baru lahir. Selepas pemindahan HSC hati embrio, hematopoiesis dalam tikus penerima dewasa yang disinari mempunyai watak poliklonal. Di samping itu, menggunakan koloni berlabel, menunjukkan bahawa fungsi klon yang dicantumkan sepenuhnya tertakluk kepada penggantian klon yang didedahkan dalam sumsum tulang dewasa. Akibatnya, HSC hati embrio, yang dilabelkan di bawah keadaan yang paling lembut, tanpa prastimulasi dengan sitokin eksogen, sudah memiliki sifat utama HSC dewasa: mereka tidak memerlukan persekitaran mikro postembrionik awal, memasuki keadaan dorman yang mendalam selepas pemindahan, dan digerakkan ke dalam pembentukan klon secara berurutan mengikut model kejayaan klon.

Jelas sekali, adalah perlu untuk memikirkan fenomena penggantian klon dengan lebih terperinci. Erythropoiesis dijalankan oleh sel stem hematopoietik yang mempunyai potensi proliferatif yang tinggi dan keupayaan untuk membezakan ke dalam semua baris sel prekursor komited sel darah. Pada keamatan normal hematopoiesis, kebanyakan sel stem hematopoietik berada dalam keadaan tidak aktif dan digerakkan untuk percambahan dan pembezaan, secara berurutan membentuk klon yang menggantikan satu sama lain. Proses ini dipanggil penggantian klon. Bukti eksperimen penggantian klon dalam sistem hematopoietik diperolehi dalam kajian dengan HSC yang ditandai dengan pemindahan gen retroviral. Dalam haiwan dewasa, hematopoiesis dikekalkan oleh banyak klon hematopoietik yang berfungsi serentak, derivatif HSC. Berdasarkan fenomena penggantian klon, pendekatan repopulasi untuk mengenal pasti HSC telah dibangunkan. Menurut prinsip ini, perbezaan dibuat antara sel stem haematopoietik jangka panjang (LT-HSC), yang mampu memulihkan sistem hematopoietik sepanjang hayat, dan HSC jangka pendek, yang melaksanakan fungsi ini untuk tempoh masa yang terhad.

Jika kita menganggap sel stem hematopoietik dari sudut pandangan pendekatan repopulasi, maka keanehan sel hematopoietik hati embrio adalah keupayaan mereka untuk mencipta koloni yang jauh lebih besar daripada saiz HSC darah tali pusat atau sumsum tulang, dan ini terpakai kepada semua jenis koloni. Fakta ini sahaja menunjukkan potensi proliferatif sel hematopoietik hati embrio yang lebih tinggi. Sifat unik sel progenitor hematopoietik hati embrio adalah kitaran sel yang lebih pendek berbanding sumber lain, yang sangat penting dari sudut pandangan keberkesanan repopulasi organ hematopoietik semasa pemindahan. Analisis komposisi selular penggantungan hematopoietik yang diperoleh daripada sumber organisma matang menunjukkan bahawa pada semua peringkat ontogenesis, sel nuklear kebanyakannya diwakili oleh sel yang akhirnya dibezakan, bilangan dan fenotipnya bergantung pada umur ontogenetik penderma tisu hematopoietik. Khususnya, penggantungan sel mononuklear sumsum tulang dan darah tali pusat terdiri daripada lebih daripada 50% sel matang siri limfoid, manakala tisu hematopoietik hati embrio mengandungi kurang daripada 10% limfosit. Di samping itu, sel-sel keturunan myeloid dalam hati embrio dan janin diwakili terutamanya oleh siri erythroid, manakala dalam darah tali pusat dan sumsum tulang, unsur-unsur granulosit-makrofaj berlaku.

Ia juga penting bahawa hati embrio mengandungi set lengkap prekursor hematopoietik terawal. Antara yang terakhir, sel pembentuk koloni eritroid, granulopoietik, megakaryopoietik dan multilineage harus diperhatikan. Prekursor mereka yang lebih primitif - LTC-IC - mampu membiak dan membezakan secara in vitro selama 5 minggu atau lebih, dan juga mengekalkan aktiviti berfungsi selepas tertanam dalam badan penerima semasa pemindahan alogenik dan juga xenogeneik kepada haiwan yang kurang daya imun.

Kesesuaian biologi penguasaan sel erythroid dalam hati embrio (sehingga 90% daripada jumlah unsur hematopoietik) adalah disebabkan oleh keperluan untuk menyediakan jumlah darah yang meningkat dengan pesat pada janin yang sedang berkembang dengan jisim eritrosit. Dalam hati embrio, erythropoiesis diwakili oleh prekursor erythroid nuklear dengan pelbagai peringkat kematangan yang mengandungi hemoglobin janin (a2u7), yang, kerana pertalian yang lebih tinggi untuk oksigen, memastikan penyerapan yang berkesan dari darah ibu. Intensifikasi erythropoiesis dalam hati embrio dikaitkan dengan peningkatan tempatan dalam sintesis erythropoietin (EPO). Perlu diperhatikan bahawa kehadiran erythropoietin sahaja adalah mencukupi untuk merealisasikan potensi hematopoietik sel hematopoietik dalam hati embrio, manakala gabungan sitokin dan faktor pertumbuhan yang terdiri daripada EPO, SCF, GM-CSF dan IL-3 diperlukan untuk komitmen sumsum tulang dan HSC darah tali pusat kepada erythropoiesis. Pada masa yang sama, sel progenitor hematopoietik awal yang diasingkan daripada hati embrio, yang tidak mempunyai reseptor untuk EPO, tidak bertindak balas terhadap erythropoietin eksogen. Untuk induksi erythropoiesis dalam penggantungan sel mononuklear hati embrio, kehadiran sel sensitif erythropoietin yang lebih maju dengan fenotip CD34+CD38+, yang menyatakan reseptor EPO, adalah perlu.

Dalam kesusasteraan, masih tiada konsensus mengenai perkembangan hematopoiesis dalam tempoh embrio. Kepentingan fungsional kewujudan sumber tambahan dan intraembrionik sel progenitor hematopoietik belum ditubuhkan. Walau bagaimanapun, tidak ada keraguan bahawa dalam embriogenesis manusia, hati adalah organ pusat hematopoiesis dan pada minggu ke-6 hingga ke-12 kehamilan berfungsi sebagai sumber utama sel stem hematopoietik yang mengisi limpa, timus, dan sumsum tulang. GDR memastikan prestasi fungsi yang sepadan dalam tempoh pembangunan sebelum dan selepas bersalin.

Perlu diingatkan sekali lagi bahawa hati embrio, berbanding dengan sumber lain, dicirikan oleh kandungan tertinggi HSC. Kira-kira 30% daripada sel CD344 hati embrio mempunyai fenotip CD38. Pada masa yang sama, bilangan sel progenitor limfoid (CD45+) pada peringkat awal hematopoiesis dalam hati tidak lebih daripada 4%. Telah ditetapkan bahawa, apabila janin berkembang, dari 7 hingga 17 minggu kehamilan, bilangan limfosit B secara beransur-ansur meningkat dengan "langkah" bulanan sebanyak 1.1%, manakala tahap HSC menurun secara kekal.

Aktiviti berfungsi sel stem hematopoietik juga bergantung pada tempoh perkembangan embrio sumbernya. Kajian tentang aktiviti pembentukan koloni sel hati embrio manusia pada 6-8 dan 9-12 minggu kehamilan semasa penanaman dalam medium separa cecair dengan kehadiran SCF, GM-CSF, IL-3, IL-6 dan EPO menunjukkan bahawa jumlah bilangan koloni adalah 1.5 kali lebih tinggi apabila pembenihan HSConik pada peringkat awal perkembangan embrio. Pada masa yang sama, bilangan sel progenitor myelopoiesis seperti CFU-GEMM dalam hati pada 6-8 minggu embriogenesis adalah lebih daripada tiga kali lebih tinggi daripada bilangan mereka pada 9-12 minggu kehamilan. Secara amnya, aktiviti pembentukan koloni sel hati hematopoietik embrio pada trimester pertama kehamilan adalah jauh lebih tinggi daripada sel hati janin pada trimester kedua kehamilan.

Data di atas menunjukkan bahawa hati embrio pada permulaan embriogenesis dibezakan bukan sahaja dengan peningkatan kandungan sel progenitor hematopoietik awal, tetapi sel hematopoietiknya dicirikan oleh spektrum pembezaan yang lebih luas ke dalam pelbagai garisan sel. Ciri-ciri aktiviti fungsi sel stem hematopoietik hati embrio ini mungkin mempunyai kepentingan klinikal tertentu, kerana ciri kualitatifnya membolehkan kita menjangkakan kesan terapeutik yang ketara apabila memindahkan walaupun sebilangan kecil sel yang diperoleh pada peringkat awal kehamilan.

Namun begitu, masalah kuantiti sel stem hematopoietik yang diperlukan untuk pemindahan yang berkesan masih terbuka dan relevan. Percubaan sedang dibuat untuk menyelesaikannya menggunakan potensi tinggi pembiakan sendiri sel hematopoietik hati embrio secara in vitro apabila dirangsang oleh sitokin dan faktor pertumbuhan. Dengan perfusi berterusan HSC hati embrio awal dalam bioreaktor, selepas 2-3 hari, adalah mungkin untuk mendapatkan kuantiti sel stem hematopoietik pada output yang 15 kali lebih tinggi daripada tahap awalnya. Sebagai perbandingan, perlu diingatkan bahawa sekurang-kurangnya dua minggu diperlukan untuk mencapai peningkatan 20 kali ganda dalam pengeluaran HSC darah tali manusia di bawah keadaan yang sama.

Oleh itu, hati embrio berbeza daripada sumber sel stem hematopoietik lain dengan kandungan yang lebih tinggi kedua-dua sel progenitor hematopoietik komited dan awal. Dalam budaya dengan faktor pertumbuhan, sel hati embrio dengan fenotip CD34+CD45Ra1 CD71l0W membentuk koloni 30 kali lebih banyak daripada sel darah tali pusat yang serupa dan 90 kali lebih banyak daripada HSC sumsum tulang. Perbezaan yang paling ketara dalam sumber yang dinyatakan adalah dalam kandungan sel progenitor hematopoietik awal yang membentuk koloni bercampur - jumlah CFU-GEMM dalam hati embrio melebihi daripada dalam darah tali pusat dan sumsum tulang sebanyak 60 dan 250 kali, masing-masing.

Ia juga penting bahawa sehingga minggu ke-18 perkembangan embrio (tempoh permulaan hematopoiesis dalam sumsum tulang), lebih daripada 60% sel hati terlibat dalam pelaksanaan fungsi hematopoietik. Memandangkan janin manusia tidak mempunyai timus dan, oleh itu, thymocytes sehingga minggu ke-13 perkembangan, pemindahan sel hematopoietik dari hati embrio 6-12 minggu kehamilan dengan ketara mengurangkan risiko membina tindak balas "graft versus host" dan tidak memerlukan pemilihan penderma histokompati, kerana ia menjadikannya agak mudah untuk mencapai chimer hematopoietik.