Различные линии клеток, полученные из одной исходной клетки: результаты исследований, критерии пластичности

В большинстве работ, посвященных пластичности клеток костного мозга, в ка­честве трансплантата использовались неочищенные популяции клеток или фрак­ции, обогащенные фенотипом кроветворные стволовые клетки. Однако даже в последнем случае пересажива­лось множество клеток. Поэтому в трансплантате вне костного мозга сосуществу­ют многообразные стволовые клетки. Костный мозг мо­жет содержать овальные клетки. Поэтому кроветворные клетки могут, например, восстанавливать печень. Мышцы также содержат кроветворные стволовые клетки. В связи с этим кроветвор­ный трансплантат из мышц может быть результатом «загрязнения» кроветворными стволовыми клетками. Хотя та­кая регенерация ткани может оказаться полезной, это явление не может называть­ся «пластичностью».

Тем не менее, многими исследованиями показано, что одна клетка может диф­ференцироваться в клетки различных линий. Маркировка ретровирусами позво­лила установить, что одна взрослая стволовая клетка, полученная из костного мозга, дифференцирует в мезодермальные, нейроэктодермальные и эндодермальные клеточные линии In vitro.

Исследования, проведенные In vivo, показали, что одна клетка или несколько, полученные путем клонирования из одной клетки, диффе­ренцируются в другие, кроме клеток исходного органа. Krause et al. (2001) дока­зали, что одна кроветворные стволовые клетки не только послужила основой для потомства, восстанавлива­ющего кроветворную систему, а и то, что потомки могут быть найдены в неболь­шом количестве в эпителии печени, пищеварительного тракта, легких и кожи, где они приобрели морфологические и фенотипические, а не функциональные харак­теристики.

Используя аналогичный методический подход, Jiang et al. (2002) до­казали, что одна кроветворная стволовая клетка, пересаженная смертельно облученной мыши-реципиенту, дала начало не только кроветворным клеткам, но и клеткам эндотелия кровенос­ных сосудов сетчатки, которые ранее были повреждены. В этой работе также была доказана функциональная дифференциация при восстановлении кровотока в по­врежденной сетчатке. Bjornson et al. (1999) клонировали нервную стволовую клетку и обнаружили по­томство предполагаемой одной нервной стволовой клетки в кроветворной системе. Проведенные в по­следующем аналогичные исследования подтвердили эти результаты.

Clarke et al. (2000) использовали клонированную нервную стволовую клетку и обнаружили потом­ство этой нервной стволовой клетки во многих тканях при введении ее в бластоцисту. Однако функцио­нальная дифференциация была затруднена, так как ни одна особь в потомстве не родилась. В аналогичных опытах Jiang et al. (2002) показали, что 30 % Полученных из одной клетки костного мозга взрослая стволовая клетка, внедренных в бластоцисту, дают жизнеспо­собное потомство с умеренной химерностью. Необходимы дополнительные иссле­дования для доказательства того, что потомство с введенными взрослая стволовая клетка имеет специ­фические клетки в функционирующих тканях.

Все дифференцировавшие типы клеток являются функциональными In vitro и In vivo. Второй критерий пластичности — дифференцировавшиеся клетки име­ют помимо морфологических и фенотипических особенностей клетки новой тка­ни и функциональные признаки, т. е. трансплантация стволовой клетки приводит к функцио­нальной репопуляции в тканях, отличающихся от исходной ткани. Однако в боль­шинстве исследований пластичность определялась на основании приобретения морфологических и фенотипических признаков некроветворной ткани.

Посколь­ку уровень содержания трансплантированных элементов в некроветворных тканях был низким (обычно менее 1 %), приобретение только фенотипических призна­ков, таких как появление дистрофина в скелетных мышцах мыши с мышечной дистрофией, присутствие альбумина pi цитокератина в клетках печени и т. д. без приобретения функции пересаженными клетками, не может использоваться для доказательства функциональности.

Исследования Lagasse et al. (2000) — исключение. В этой работе показана функ­циональная замена гепатоцитов после трансплантации неочищенного костного моз­га мышей или обогащенной фракции кроветворных стволовых клеток животному, у которого моделировал pi наследственную тирозинемию, вызванную удалением гена фумаринацетоацетатгидролаза (FAH). Такая мутация является летальной, хотя жизнь животных, как и человека, может поддерживаться введением 2-β-нитро-4-флуорометилбензат-1, 3-циклогексанидион (NTBC), который подавляет 4-гидроксифенилпируватдиоксигеназу.

Единственная терапия — замена гепатоцитов нормальными гепато­цитами. Laagasse et al. показали, что животные, которым пересадили костный мозг (исходного типа) или обогащенную фракцию кроветворных стволовых клеток, могли обходиться без NTBC, так как клетки донорского костного мозга дифференцировались в клетки с фенотипическими признаками гепатоцитов, которые были функционально активны, так как реципиенты не погибали.