Новое исследование меняет представления о формировании крови

Происхождение клеток крови может быть не таким, как считалось ранее. Используя клеточное "штрихкодирование" у мышей, новаторское исследование показало, что клетки крови происходят не из одного типа клеток-предшественников, а из двух. Это открытие может иметь значение для понимания рака крови, трансплантации костного мозга и иммунологии. Исследование под руководством Фернандо Камарго, доктора философии из Программы по стволовым клеткам Бостонской детской больницы, опубликовано в журнале Nature 15 июня.

"Исторически считалось, что большая часть нашей крови происходит из очень небольшого числа клеток, которые в конечном итоге становятся кроветворными стволовыми клетками (hematopoietic stem cells)", — говорит Камарго. — "К нашему удивлению, мы обнаружили другую группу клеток-предшественников, которые не происходят из стволовых клеток. Они производят большую часть крови в период от внутриутробного развития до молодого взрослого возраста, а затем их активность постепенно снижается".

Клеточные "штрихкоды"

Команда Камарго применила разработанную ими ранее технику штрихкодирования, описанную в журнале Cell. С помощью фермента транспозазы или редактирования генов CRISPR они вставляли уникальные генетические последовательности в эмбриональные клетки мышей так, что все клетки-потомки также несли эти метки. Это позволило отслеживать происхождение всех типов клеток крови вплоть до взрослого возраста.

"Раньше у исследователей не было таких инструментов, — говорит Камарго. — Кроме того, идея о том, что все клетки крови происходят из стволовых клеток, была настолько укоренена в научном сообществе, что никто не пытался её оспорить".

Два источника крови

Обнаруженные клетки-предшественники получили название эмбриональные мультипотентные клетки-предшественники (embryonic multipotent progenitor cells, eMPPs). Исследователи сейчас проверяют, применимы ли эти выводы к людям. Если да, то eMPPs могут лечь в основу новых методов лечения для усиления иммунной системы пожилых людей, пролить свет на природу рака крови (особенно у детей) и повысить эффективность трансплантации костного мозга.

Понимание старения иммунной системы

Штрихкодирование показало, что eMPPs, по сравнению с кроветворными стволовыми клетками, являются более обильным источником большинства лимфоидных клеток, важных для иммунного ответа, таких как B-клетки и T-клетки. Снижение активности eMPPs с возрастом может объяснять, почему иммунитет ослабевает.

"Сейчас мы пытаемся понять, почему эти клетки истощаются в среднем возрасте. Это потенциально позволит нам управлять ими с целью омоложения иммунной системы", — говорит Камарго.

Теоретически возможны два подхода: продление жизни клеток eMPP (например, с помощью факторов роста или иммунных сигнальных молекул) или обработка кроветворных стволовых клеток с помощью генной терапии, чтобы они стали больше похожи на eMPPs.

Последствия для онкологии

Открытие также может иметь значение для понимания и лечения рака крови. Например, миелоидные лейкозы, поражающие в основном пожилых людей, затрагивают миелоидные клетки (гранулоциты, моноциты). Камарго полагает, что эти лейкозы могут происходить из кроветворных стволовых клеток, а лейкозы у детей (в основном лимфоидные) — из eMPPs.

"Мы изучаем последствия мутаций, приводящих к лейкозу, на моделях мышей, наблюдая за их эффектом как в кроветворных стволовых клетках, так и в eMPPs", — говорит он.

Улучшение трансплантации костного мозга?

Признание существования двух типов клеток-предшественников может революционизировать трансплантацию костного мозга.

"Когда мы попытались провести трансплантацию костного мозга мышам, мы обнаружили, что eMPPs плохо приживаются; они сохранялись всего несколько недель", — говорит Камарго. — "Если бы мы могли добавить несколько генов, чтобы eMPPs приживались долгосрочно, они потенциально могли бы стать лучшим источником для трансплантации. В костном мозге молодых доноров их больше, чем кроветворных стволовых клеток, и они настроены на производство лимфоидных клеток. Это может привести к лучшему восстановлению иммунной системы и меньшему количеству инфекционных осложнений после трансплантации".