Эндотелиальное происхождение гемопоэтических стволовых клеток
Постоянное производство короткоживущих клеток крови, необходимых для надлежащего насыщения тканей кислородом и защиты от патогенов на протяжении всей жизни, зависит от небольшой группы HSC.
Первые HSC происходят из специализированных эндотелиальных клеток, называемых гемогенными эндотелиальными (HE) клетками, посредством перехода от эндотелия к гемопоэзу (EHT). ЭГТ временно возникает в основных артериях, таких как аорта, во время эмбрионального развития позвоночных. Затем пул HSC амплифицируется перед миграцией в костный мозг, где HSC будут располагаться в течение взрослой жизни. До сих пор было неизвестно, происходит ли ЭГТ после эмбриональной стадии и в других органах, таких как костный мозг.
Гемогенные эндотелиальные клетки костного мозга
Чтобы выяснить, происходит ли ЭГТ после эмбриональной стадии и в костном мозге, исследователи использовали комбинацию экспериментального эмбриологического, генетического, транскриптомного и функционального подходов на моделях кур и мышей. Прослеживая формирующие костный мозг эндотелиальные клетки с помощью флуоресцентной генетической маркировки и анализа живых изображений, они обнаружили, что вся сосудистая сеть костного мозга происходит из сомитов. Сомиты – это сегменты тела, которые будут постепенно формировать важные ткани организма по мере развития эмбриона, включая кости, мышцы и кожу.
Неожиданно исследователи обнаружили, что некоторые эндотелиальные клетки, происходящие из сомитов, продуцируют HSC и мультипотентные предшественники в костном мозге позднего плода и молодого взрослого человека посредством того же процесса EHT, который до сих пор наблюдался только в эмбрионе. Эти клетки молекулярно очень похожи на клетки, подвергающиеся EHT или недавно возникшие HSC в эмбриональной аорте, с заметным путем Notch, эндотелиально-специфическими генами и факторами транскрипции, участвующими в EHT. Таким образом, результаты демонстрируют, что HSC являются вновь образованными на прошлых эмбриональных стадиях из гемогенных эндотелиальных клеток сомитного происхождения и посредством EHT, по тому же механизму, который происходит в эмбрионе.
Новая волна производства клеток крови
Желточный мешок эмбриона производит две частично перекрывающиеся волны кроветворения. Первая (примитивная) волна дает начало кроветворным клеткам, которые существуют только во время эмбрионального развития. Вторая (окончательная) волна производит различных предшественников, которые мигрируют в печень плода, чтобы произвести немедленные необходимые клетки крови.
Этих предшественников достаточно для того, чтобы эмбрион выжил до рождения, когда HSC-зависимая волна, происходящая из аорты, возьмет верх. Транзиторная гемопоэтическая продукция, обнаруженная в настоящем исследовании, заполняет промежуток между концом гематопоэза желточного мешка и HSC-зависимым производством клеток крови в костном мозге.
Действительно, пул HSC, который увеличился в печени плода, начинает колонизировать костный мозг только непосредственно перед рождением. HSC присутствуют в очень небольшом количестве, и, скорее всего, потребуется время, прежде чем они найдут свои окончательные ниши взрослого типа и начнут дифференцироваться / пролиферировать в более коммитированные предшественники и зрелые клетки крови. Переходная гематопоэтическая волна, которую исследователи описывают на поздних стадиях развития плода и молодых взрослых, может также подготовить ниши костного мозга для HSC, поступающих из печени плода.
Лечение стволовыми клетками
Дефекты HSC приводят к различным заболеваниям крови и раку, которые частично лечатся трансплантацией HSC. Контролируемое производство добросовестных HSC из плюрипотентных предшественников остается очень трудным для достижения in vitro в чашке Петри и, следовательно, требует лучшего понимания продукции HSC, поскольку это происходит физиологически in vivo в живом организме.
Выявление всех этапов продукции кроветворения и молекулярных событий, контролирующих этот процесс, представляет фундаментальный интерес и должно помочь в разработке инновационных методов лечения гемопоэтических нарушений стволовыми клетками в будущем.