Регуляція гемопоетичних стовбурових клітин за допомогою сталевого фактораKIT Сигнальний шлях клінічного раку

Анотація

Розуміння внутрішніх шляхів, що регулюють проліферацію гемопоетичних стовбурових клітин (HSC) та реакції самовідновлення на зовнішні сигнали, пропонує раціональний підхід до розробки вдосконалених стратегій розширення HSC для терапевтичних застосувань. Такі дослідження також, швидше за все, виявлять нові цілі для лікування мієлоїдних злоякісних пухлин людини, оскільки, як вважають, порушення біологічних процесів, які контролюють нормальні відділи самовідновлення HSC, сприяють розповсюдженню багатьох з цих захворювань. Тут ми розглядаємо останні висновки, які вказують на важливість використання жорстких функціональних критеріїв для визначення HSC як клітин з довгостроковою активністю повторного заселення та доказів того, що активація рецептора KIT та багатьох ефекторів, що перебувають за течією, служать головними регуляторами зміни поведінки HSC проліферації та самовідновлення. під час розробки.

гемопоетичні стовбурові клітини
самооновлення
фактор сталі

Передумови

Гемопоетичні стовбурові клітини (HSC) становлять рідкісну, самоокупну популяцію, яка з’являється на початку розвитку ембріона, а потім відповідає за зрілу продукцію клітин крові протягом усього життя. Кількість HSC може регулюватися зовні за допомогою трьох механізмів: (a) змінений вплив факторів, що контролюють їх життєздатність, (b) змінений вплив факторів, які контролюють їх постійну функціональність стовбурових клітин, і (c) змінений вплив факторів, які контролюють їх проліферативний статус . Вплив HSC на різні концентрації розчинного фактора сталі (SF, також відомий як фактор стовбурових клітин, фактор росту тучних клітин або ліганд KIT) є одним із механізмів, який може регулювати поділи HSC на самооновлення in vitro (1, 2). SF також є важливим (але не ексклюзивним) фізіологічним регулятором активності HSC in vivo (3–6). Цікаво, що під час розробки багато властивостей HSC змінюються, одним з яких є помітне зниження чутливості до SF (6, 7). Тут ми розглядаємо сучасне розуміння неоднорідності HSC, того, як HSC реагують на SF, а також роль кандидатів, що впливають на ефективні ефекти, визначені як важливі для стійкого розширення HSC in vitro та in vivo.

HSC представляють гетерогенну підмножину мультипотентних гемопоетичних клітин

Перші докази спільного походження різних типів клітин крові були надані як морфологічними (8), так і цитогенетичними (9) дослідженнями, які сьогодні визнані клональними мієлопроліферативними захворюваннями. Ця концепція була експериментально підтверджена відкриттям рідкісного підмножини клітин у мишей, які генерують багатолінійні клони в селезінці мієлоабльованих реципієнтів і які зберігаються протягом усього життя (10). Висновок про те, що ці «колонієутворюючі одиниці селезінки» присутні у всіх кровотворних тканинах і проявляють деяку активність щодо самооновлення при серійній трансплантації, призвів до їх використання як інструменту для встановлення багатьох основних принципів, очікуваних від популяції HSC. Пізніше генетичний аналіз відстеження формально продемонстрував здатність окремих гемопоетичних клітин нормальних мишачих та людських донорів встановлювати химеризм у кровотворній системі трансплантованих реципієнтів протягом періодів від місяців до років (11–14). У деяких з цих останніх досліджень також була задокументована здатність вихідної клітини продукувати потомство з великим багатолінійним регенеративним потенціалом.

Разом ці спостереження встановили існування HSC у мишей та людей. У той же час вони виявили широку варіабельність виходу клітин та тривалість життя окремих клонів, вироблених у подібних трансплантованих реципієнтів. Ця гетерогенна поведінка поставила в центрі уваги невизначеність визначення HSC за допомогою регенеративної активності, яку вони проявляють, оскільки такі ретроспективні підходи не можуть розрізняти поведінкові відмінності, спричинені варіаціями типів або послідовності зовнішніх сигналів, отриманих вихідними клітинами, у порівнянні з їх наявною внутрішньою гетерогенністю та/або роль стохастичних подій. Ці питання залишаються не повністю вирішеними, хоча експерименти з очищеними HSC нещодавно допомогли прояснити ситуацію.

Ці експерименти виявили існування популяції, яка піддається кількісному визначенню у суспензіях невідомої чистоти як довготривалі конкурентні одиниці повторного заселення (15, 16), які при трансплантації у вигляді поодиноких ізольованих клітин опроміненим реципієнтам послідовно демонструють як тривалу активність ліпомієлоїдного репопуляційного розвитку, так і значну відновлювальна діяльність (7, 17–21). HSC, визначені таким чином, фенотипово відрізняються від багаторядкових гемопоетичних клітин з короткоживучими регенеративними властивостями, включаючи більшість колонієутворюючих одиниць селезінки (22). Відстеження клонового потомства декількох поодиноких HSC за допомогою двох-трьох серійних трансплантацій також виявило, що вони володіють певними вподобаннями, що можуть поширюватися у багатьох відділах самовідновлення in vivo. Однак ці програми диференціації також можуть швидко змінюватися як in vivo (наприклад, через 3 тижні після народження у мишей), так і за певних умов культивування (7, 21, 23). Ці висновки підтверджують модель, в якій чіткі, хоча й можливо, перекриваються, молекулярні механізми регулюють лінійні уподобання та їх підтримку (самообновлення), з можливістю того, що лінійні уподобання можуть бути ініційовані до, а не після втрати потенціалу самообновлення.

Таким чином, відсік HSC фетальних і молодих дорослих мишей тепер можна функціонально визначити як обмежений відсік різних мультипотентних клітин, які універсально демонструють велику активність самообновлення при трансплантації опроміненим реципієнтам. Однак ці клітини, здається, запрограмовані для відображення певних моделей диференціації. На жаль, поєднання фенотипових маркерів, що використовуються для отримання цих клітин з дуже високою чистотою, поки не можна вважати для вимірювання або навіть виявлення клітин з однаковими властивостями у нехарактеризованих суспензіях клітин. Це пов’язано з тим, що багато з відповідних маркерів демонструють змінну експресію на HSC відповідно до статусу активації HSC, а також можуть мінливо виражатись на не-HSC (24–26). Подальша ідентифікація молекулярних маркерів, які стабільно асоціюються з самовідновлюваними HSC, незалежно від їх статусу циклічності або програми диференціації, повинна допомогти з’ясувати механізм, який дозволяє довгостроково підтримувати активність HSC.