Hematopoietic stem cell ng yolk sac

Malinaw, ang iba't ibang proliferative at pagkakaiba-iba ng mga potensyal ng hematopoietic stem cell ay natutukoy ng mga kakaiba ng kanilang ontogenetic development, dahil kahit na ang lokalisasyon ng mga pangunahing lugar ng hematopoiesis ay nagbabago sa mga tao sa panahon ng ontogenesis. Ang mga hematopoietic progenitor cells ng fetal yolk sac ay nakatuon sa pagbuo ng isang eksklusibong erythropoietic cell line. Matapos ang paglipat ng mga pangunahing HSC sa atay at pali, ang spectrum ng mga linya ng pangako ay lumalawak sa microenvironment ng mga organ na ito. Sa partikular, ang mga hematopoietic stem cell ay nakakakuha ng kakayahang makabuo ng mga lymphoid lineage cells. Sa panahon ng prenatal, ang mga hematopoietic progenitor cells ay umaabot sa zone ng final localization at pumupuno sa bone marrow. Sa panahon ng pag-unlad ng intrauterine, ang dugo ng pangsanggol ay naglalaman ng isang malaking bilang ng mga hematopoietic stem cell. Halimbawa, sa ika-13 linggo ng pagbubuntis, ang antas ng HSC ay umabot sa 18% ng kabuuang bilang ng mga mononuclear blood cell. Kasunod nito, ang isang progresibong pagbaba sa kanilang nilalaman ay sinusunod, ngunit kahit na bago ang kapanganakan, ang halaga ng mga HSC sa dugo ng pusod ay naiiba nang kaunti sa kanilang halaga sa utak ng buto.

Ayon sa mga klasikal na konsepto, ang natural na pagbabago sa lokalisasyon ng hematopoiesis sa panahon ng embryonic development ng mga mammal ay isinasagawa sa pamamagitan ng paglipat at pagpapakilala sa isang bagong microenvironment ng pluripotent hematopoietic stem cells - mula sa yolk sac hanggang sa atay, pali at bone marrow. Dahil sa mga unang yugto ng pag-unlad ng embryonic, ang hematopoietic tissue ay naglalaman ng isang malaking bilang ng mga stem cell, na bumababa habang lumalaki ang fetus, ang pinaka-promising para sa pagkuha ng hematopoietic stem cell ay itinuturing na hematopoietic tissue ng embryonic liver, na nakahiwalay sa aborted na materyal sa 5-8 na linggo ng pagbubuntis.

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

Mga tanong tungkol sa pinagmulan ng hematopoietic stem cell

Walang alinlangan na ang embryonic formation ng mga erythrocytes ay nagmumula sa mga isla ng dugo ng yolk sac. Gayunpaman, ang potensyal ng pagkita ng kaibhan sa vitro ng yolk sac hematopoietic cells ay napakalimitado (pangunahin ang pagkakaiba nila sa mga erythrocytes). Dapat pansinin na ang paglipat ng yolk sac hematopoietic stem cell ay hindi kayang ibalik ang hematopoiesis sa mahabang panahon. Ito ay lumabas na ang mga cell na ito ay hindi ang mga precursor ng mga adult na HSC. Ang mga totoong HSC ay lilitaw nang mas maaga, sa ika-3-5 na linggo ng intrauterine development, sa zone ng pagbuo ng tiyan tissue at endothelium ng mga daluyan ng dugo (paraaortic splanchnopleura, P-SP), pati na rin sa lugar ng aorta, gonads at pangunahing bato - sa mesonephros o tinatawag na AGM region. Ipinakita na ang mga cell ng rehiyon ng AGM ay isang mapagkukunan ng hindi lamang mga HSC, kundi pati na rin ang mga endothelial cells ng mga daluyan ng dugo, pati na rin ang mga osteoclast na kasangkot sa mga proseso ng pagbuo ng bone tissue. Sa ika-6 na linggo ng pagbubuntis, ang maagang hematopoietic progenitor cells mula sa rehiyon ng AGM ay lumipat sa atay, na nananatiling pangunahing hematopoietic organ ng fetus hanggang sa kapanganakan.

Dahil ang puntong ito ay napakahalaga mula sa punto ng view ng paglipat ng cell, ang problema ng pinagmulan ng mga HSC sa proseso ng embryogenesis ng tao ay nararapat sa isang mas detalyadong pagtatanghal. Ang mga klasikal na ideya na ang mga hematopoietic stem cell ng mga mammal at ibon ay nagmula sa isang extraembryonic na mapagkukunan ay batay sa mga pag-aaral nina Metcalf at Moore, na siyang unang gumamit ng mga paraan ng pag-clone ng mga HSC at ang kanilang mga inapo na nakahiwalay sa yolk sac. Ang mga resulta ng kanilang trabaho ay nagsilbing batayan para sa teorya ng paglipat, ayon sa kung saan ang mga HSC, na unang lumitaw sa yolk sac, ay sunud-sunod na naninirahan sa mga transitory at tiyak na hematopoietic na organo habang ang kaukulang microenvironment ay nabuo sa kanila. Ito ay kung paano itinatag ang punto ng pananaw na ang henerasyon ng mga HSC, na unang naisalokal sa yolk sac, ay nagsisilbing cellular na batayan para sa tiyak na hematopoiesis.

Yolk sac hematopoietic progenitor cells ay nabibilang sa kategorya ng pinakamaagang hematopoietic progenitor cells. Ang kanilang phenotype ay inilalarawan ng formula AA4.1+CD34+c-kit+. Hindi tulad ng mature bone marrow HSCs, hindi sila nagpapahayag ng mga Sca-1 antigens at MHC molecules. Tila ang hitsura ng mga marker antigens sa ibabaw na lamad ng yolk sac HSCs sa panahon ng paglilinang ay tumutugma sa kanilang pagkita ng kaibhan sa panahon ng pag-unlad ng embryonic na may pagbuo ng mga nakatuong linya ng hematopoietic: ang antas ng CD34 at Thy-1 antigen expression ay bumababa, ang CD38 at CD45RA expression ay tumataas, at lumilitaw ang mga molekula ng HLA-DR. Sa kasunod na pagdadalubhasa sa in vitro na dulot ng mga cytokine at growth factor, magsisimula ang pagpapahayag ng mga antigen na tiyak para sa hematopoietic progenitor cells ng isang partikular na cell line. Gayunpaman, ang mga resulta ng pag-aaral ng embryonic hematopoiesis sa mga kinatawan ng tatlong klase ng vertebrates (amphibians, birds at mammals) at, sa partikular, ang pagsusuri ng pinagmulan ng HSCs na responsable para sa tiyak na hematopoiesis sa postnatal ontogenesis, ay sumasalungat sa mga klasikal na konsepto. Naitatag na sa mga kinatawan ng lahat ng mga klase na isinasaalang-alang, dalawang independiyenteng rehiyon kung saan lumitaw ang mga HSC ay nabuo sa panahon ng embryogenesis. Ang extraembryonic "classical" na rehiyon ay kinakatawan ng yolk sac o mga analogue nito, habang ang kamakailang natukoy na intraembryonic zone ng HSC localization ay kinabibilangan ng paraaortic mesenchyme at AGM region. Ngayon, maaari itong mapagtatalunan na sa mga amphibian at ibon, ang mga tiyak na HSC ay nagmula sa mga mapagkukunang intraembryonic, habang sa mga mammal at tao, ang pakikilahok ng yolk sac HSCs sa tiyak na hematopoiesis ay hindi pa ganap na maibubukod.

Ang embryonic hematopoiesis sa yolk sac ay, sa katunayan, pangunahing erythropoiesis, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagpapanatili ng nucleus sa lahat ng mga yugto ng erythrocyte maturation at ang synthesis ng fetal-type na hemoglobin. Ayon sa pinakabagong data, ang alon ng pangunahing erythropoiesis ay nagtatapos sa yolk sac sa ika-8 araw ng pag-unlad ng embryonic. Sinusundan ito ng isang panahon ng akumulasyon ng mga tiyak na erythroid progenitor cells - BFU-E, na eksklusibong nabuo sa yolk sac at unang lumitaw sa ika-9 na araw ng pagbubuntis. Sa susunod na yugto ng embryogenesis, ang mga tiyak na erythroid progenitor cells - CFU-E, pati na rin ang (!) mast cells at CFU-GM ay nabuo na. Ito ang batayan para sa punto ng view na ang mga tiyak na progenitor cells ay bumangon sa yolk sac, lumipat kasama ang daluyan ng dugo, tumira sa atay at mabilis na sinimulan ang unang yugto ng intraembryonic hematopoiesis. Ayon sa mga konseptong ito, ang yolk sac ay maaaring ituring, sa isang banda, bilang ang site ng pangunahing erythropoiesis, at sa kabilang banda, bilang ang unang pinagmumulan ng mga tiyak na hematopoietic progenitor cells sa embryonic development.

Ipinakita na ang mga cell na bumubuo ng kolonya na may mataas na potensyal na proliferative ay maaaring ihiwalay mula sa yolk sac kasing aga ng ika-8 araw ng pagbubuntis, ibig sabihin, bago ang pagsasara ng vascular system ng embryo at yolk sac. Bukod dito, ang mga cell na may mataas na potensyal na proliferative na nakuha mula sa yolk sac sa vitro ay bumubuo ng mga kolonya na ang laki at komposisyon ng cellular ay hindi naiiba sa kaukulang mga parameter ng kultural na paglago ng bone marrow stem cell. Kasabay nito, kapag muling nag-transplant ng mga cell na bumubuo ng kolonya ng yolk sac na may mataas na potensyal na proliferative, makabuluhang mas maraming mga daughter na colony-forming cells at multipotent progenitor cells ang nabuo kaysa kapag gumagamit ng bone marrow progenitor cells ng hematopoiesis.

Ang isang pangwakas na konklusyon sa papel ng yolk sac hematopoietic stem cells sa tiyak na hematopoiesis ay maaaring ibigay ng mga resulta ng trabaho kung saan ang mga may-akda ay nakakuha ng isang linya ng yolk sac endothelial cells (G166), na epektibong sumusuporta sa paglaganap ng mga cell nito na may mga phenotypic at functional na katangian ng HSCs (AA4.1+WGA+, mababang density at mahina na mga katangian). Ang nilalaman ng huli ay tumaas ng higit sa 100-tiklop kapag nilinang sa isang feeder layer ng C166 cells sa loob ng 8 araw. Ang mga macrophage, granulocytes, megakaryocytes, blast cells at monocytes, pati na rin ang B- at T-lymphocyte precursor cells ay nakilala sa mga halo-halong kolonya na lumaki sa isang sublayer ng C166 cells. Ang mga selula ng yolk sac na lumalaki sa isang sublayer ng mga endothelial cells ay may kakayahang magparami ng sarili at makatiis ng hanggang tatlong sipi sa mga eksperimento ng mga may-akda. Ang pagpapanumbalik ng hematopoiesis sa kanilang tulong sa mga mature na daga na may malubhang pinagsamang immunodeficiency (SCID) ay sinamahan ng pagbuo ng lahat ng uri ng leukocytes, pati na rin ang T- at B-lymphocytes. Gayunpaman, ang mga may-akda sa kanilang mga pag-aaral ay gumamit ng mga yolk sac cells ng isang 10-araw na embryo, kung saan ang mga extra- at intraembryonic vascular system ay sarado na, na hindi nagpapahintulot sa amin na ibukod ang pagkakaroon ng intraembryonic HSCs sa mga yolk sac cells.

Kasabay nito, ang pagsusuri ng potensyal ng pagkita ng kaibhan ng mga hematopoietic na selula ng mga unang yugto ng pag-unlad, na nakahiwalay bago ang pag-iisa ng mga vascular system ng yolk sac at embryo (8-8.5 araw ng pagbubuntis), ay nagsiwalat ng pagkakaroon ng mga precursor ng T- at B-cell sa yolk sac, ngunit hindi sa katawan ng embryo. Sa in vitro system, sa pamamagitan ng paraan ng dalawang yugto ng paglilinang sa isang monolayer ng epithelial at subepithelial cells ng thymus, ang mga mononuclear cell ng yolk sac ay naiba sa pre-T- at mature na T-lymphocytes. Sa ilalim ng parehong mga kondisyon ng paglilinang, ngunit sa isang monolayer ng stromal cells ng atay at bone marrow, ang mga mononuclear cell ng yolk sac ay naiba sa mga pre-B-cell at mature na IglVT-B-lymphocytes.

Ang mga resulta ng mga pag-aaral na ito ay nagpapahiwatig ng posibilidad ng pag-unlad ng mga selula ng immune system mula sa extraembryonic tissue ng yolk sac, at ang pagbuo ng mga pangunahing linya ng T- at B-cell ay nakasalalay sa mga kadahilanan ng stromal microenvironment ng mga embryonic hematopoietic na organo.

Ipinakita rin ng ibang mga may-akda na ang yolk sac ay naglalaman ng mga cell na may potensyal para sa lymphoid differentiation, at ang mga resultang lymphocytes ay hindi naiiba sa mga katangian ng antigenic mula sa mga nasa sekswal na mature na mga hayop. Napag-alaman na ang mga yolk sac cells ng isang 8-9 na araw na gulang na embryo ay may kakayahang ibalik ang lymphopoiesis sa athymocyte thymus sa paglitaw ng mature CD3+CD4+- at CD3+CD8+-lymphocytes na nagtataglay ng nabuong repertoire ng T-cell receptors. Kaya, ang thymus ay maaaring ma-populate ng mga cell ng extraembryonic na pinagmulan, ngunit imposibleng ibukod ang posibleng paglipat ng maagang T-lymphocyte precursor cells mula sa intraembryonic na pinagmumulan ng lymphopoiesis papunta sa thymus.

Kasabay nito, ang paglipat ng yolk sac hematopoietic cells sa adult irradiated recipients ay hindi palaging nagreresulta sa pangmatagalang repopulation ng naubos na hematopoietic tissue localization zones, at in vitro yolk sac cells ay bumubuo ng mas kaunting splenic colonies kaysa sa AGM region cells. Sa ilang mga kaso, gamit ang mga yolk sac cell ng isang 9-araw na embryo, posible pa ring makamit ang pangmatagalang (hanggang 6 na buwan) repopulation ng hematopoietic tissue sa mga irradiated na tatanggap. Naniniwala ang mga may-akda na ang mga selula ng yolk sac na may CD34+c-kit+ phenotype ay hindi lamang naiiba sa mga mula sa rehiyon ng AGM sa kanilang kakayahang muling mapunan ang mga naubos na hematopoietic na organo, ngunit ibalik din ang hematopoiesis nang mas epektibo, dahil ang yolk sac ay naglalaman ng halos 37 beses na higit pa sa mga ito.

Dapat tandaan na ang mga eksperimento ay gumamit ng yolk sac hematopoietic cells na may marker antigens ng hematopoietic stem cells (c-kit+ at/o CD34+ at CD38+), na direktang iniksyon sa atay o tiyan na ugat ng mga supling ng babaeng daga na nakatanggap ng iniksyon ng busulfan sa ika-18 araw ng pagbubuntis. Sa mga bagong panganak na hayop, ang kanilang sariling myelopoiesis ay mahigpit na pinigilan dahil sa pag-aalis ng mga hematopoietic stem cell na dulot ng busulfan. Pagkatapos ng paglipat ng yolk sac hematopoietic stem cells, ang mga nabuong elemento na naglalaman ng donor marker - glycerophosphate dehydrogenase - ay nakita sa peripheral blood ng mga tatanggap sa loob ng 11 buwan. Napag-alaman na ang yolk sac HSCs ay nagpapanumbalik ng nilalaman ng lymphoid, myeloid at erythroid lineage cells sa dugo, thymus, spleen at bone marrow, at ang antas ng chimerism ay mas mataas sa kaso ng intrahepatic kaysa sa intravenous administration ng yolk sac cells. Naniniwala ang mga may-akda na ang mga yolk sac HSC ng mga maagang yugto ng embryo (hanggang 10 araw) ay nangangailangan ng paunang pakikipag-ugnayan sa hematopoietic microenvironment ng atay upang matagumpay na mapuno ang mga hematopoietic na organo ng mga tatanggap ng nasa hustong gulang. Posible na mayroong isang natatanging yugto ng pag-unlad sa embryogenesis, kapag ang mga selula ng yolk sac, sa una ay lumipat sa atay, pagkatapos ay nakuha ang kakayahang ma-populate ang stroma ng mga hematopoietic na organo ng mga mature na tatanggap.

Kaugnay nito, dapat tandaan na ang chimerism ng mga selula ng immune system ay madalas na sinusunod pagkatapos ng paglipat ng mga selula ng utak ng buto sa mga irradiated na mature na tatanggap - sa dugo ng huli, ang mga cell ng donor phenotype ay matatagpuan sa medyo malaking dami sa mga B-, T-lymphocytes at granulocytes ng tatanggap, na nagpapatuloy nang hindi bababa sa 6 na buwan.

Ang mga hematopoietic na selula sa mga mammal ay unang nakita ng mga morphological na pamamaraan sa ika-7 araw ng pag-unlad ng embryonic at kinakatawan ng mga hematopoietic na isla sa loob ng mga sisidlan ng yolk sac. Gayunpaman, ang natural na pagkakaiba-iba ng hematopoietic sa yolk sac ay limitado sa mga pangunahing erythrocytes na nagpapanatili ng nuclei at synthesize ng fetal hemoglobin. Gayunpaman, tradisyonal na pinaniniwalaan na ang yolk sac ay nagsisilbing tanging mapagkukunan ng mga HSC na lumilipat sa mga hematopoietic na organo ng pagbuo ng embryo at nagbibigay ng tiyak na hematopoiesis sa mga adult na hayop, dahil ang hitsura ng mga HSC sa katawan ng embryo ay kasabay ng pagsasara ng mga vascular system ng yolk sac at embryo. Ang pananaw na ito ay sinusuportahan ng data na ang mga yolk sac cell, kapag na-clone sa vitro, ay nagbubunga ng mga granulocytes at macrophage, at sa vivo - sa mga kolonya ng splenic. Pagkatapos, sa kurso ng mga eksperimento sa paglipat, ito ay itinatag na ang mga hematopoietic cell ng yolk sac, na sa yolk sac mismo ay may kakayahang pag-iba-iba lamang sa mga pangunahing erythrocytes, sa microenvironment ng atay ng bagong panganak at adult na SCID mice, ang naubos na thymus o stromal feeder ay nakakakuha ng kakayahang muling i-repulate ang lahat ng mga hematopoie na linya ng pang-adulto na may sapat na gulang na organo. mga hayop na tumatanggap. Sa prinsipyo, ito ay nagpapahintulot sa amin na uriin ang mga ito bilang mga tunay na HSC - bilang mga cell na gumagana sa postnatal period. Ipinapalagay na ang yolk sac, kasama ang rehiyon ng AGM, ay nagsisilbing isang mapagkukunan ng mga HSC para sa tiyak na hematopoiesis sa mga mammal, ngunit ang kanilang kontribusyon sa pagbuo ng hematopoietic system ay hindi pa rin malinaw. Ang biological na kahulugan ng pagkakaroon ng dalawang hematopoietic na organo na may katulad na mga pag-andar sa maagang mammalian embryogenesis ay hindi rin malinaw.

Patuloy ang paghahanap ng mga sagot sa mga tanong na ito. Sa vivo, posible na patunayan ang presensya sa yolk sac ng 8-8.5-araw na mga embryo ng mga cell na nagpapanumbalik ng lymphopoiesis sa sublethally irradiated SCID mice na may binibigkas na kakulangan ng T- at B-lymphocytes. Ang yolk sac hematopoietic cells ay na-injected parehong intraperitoneally at direkta sa spleen at liver tissue. Pagkatapos ng 16 na linggo, ang TCR/CD34 CD4+ at CD8+ T-lymphocytes at B-220+IgM+ B-lymphocytes na may label na donor MHC antrxgenes ay nakita sa mga tatanggap. Kasabay nito, ang mga may-akda ay hindi nakahanap ng mga stem cell na may kakayahang tulad ng pagpapanumbalik ng immune system sa katawan ng 8-8.5-araw na mga embryo.

Ang yolk sac hematopoietic cells ay may mataas na potensyal na proliferative at may kakayahang pangmatagalan ang pagpaparami ng sarili sa vitro. Tinutukoy ng ilang may-akda ang mga cell na ito bilang mga HSC batay sa matagal (halos 7 buwan) na henerasyon ng mga erythroid progenitor cells, na naiiba sa bone marrow progenitors ng erythroid lineage sa pamamagitan ng mas mahabang panahon ng pagpasa, mas malalaking sukat ng kolonya, tumaas na sensitivity sa growth factor, at mas mahabang proliferation. Bilang karagdagan, sa ilalim ng naaangkop na mga kondisyon ng paglilinang ng yolk sac cell sa vitro, nabuo din ang mga lymphoid progenitor cells.

Ang ipinakita na data sa pangkalahatan ay nagpapahintulot sa amin na isaalang-alang ang yolk sac bilang isang mapagkukunan ng mga HSC, hindi gaanong nakatuon at samakatuwid ay nagtataglay ng isang mas malaking potensyal na proliferative kaysa sa bone marrow stem cell. Gayunpaman, sa kabila ng katotohanan na ang yolk sac ay naglalaman ng pluripotent hematopoietic progenitor cells na nagpapanatili ng iba't ibang mga linya ng hematopoietic na pagkita ng kaibhan sa vitro sa loob ng mahabang panahon, ang tanging criterion para sa pagkakumpleto ng HSCs ay ang kanilang kakayahang pang-matagalang repopulate ang mga hematopoietic na organo ng tatanggap, na ang mga hematopoietic cells ay nawasak o genetically defective. Kaya, ang pangunahing tanong ay kung ang pluripotent hematopoietic cells ng yolk sac ay maaaring lumipat at mag-populate ng mga hematopoietic na organo at kung ito ay ipinapayong baguhin ang mga kilalang gawa na nagpapakita ng kanilang kakayahang muling mapunan ang mga hematopoietic na organo ng mga mature na hayop na may pagbuo ng mga pangunahing linya ng hematopoietic. Ang mga intraembryonic na mapagkukunan ng mga tiyak na GSC ay nakilala sa mga embryo ng ibon noong 1970s, na pagkatapos ay nag-aalinlangan sa mga itinatag na ideya tungkol sa extraembryonic na pinagmulan ng mga GSC, kabilang ang mga kinatawan ng iba pang mga klase ng vertebrates. Sa nakalipas na ilang taon, lumitaw ang mga publikasyon sa pagkakaroon ng mga katulad na intraembryonic na lugar na naglalaman ng mga GSC sa mga mammal at tao.

Dapat pansinin muli na ang pangunahing kaalaman sa lugar na ito ay napakahalaga para sa praktikal na transplantology ng cell, dahil makakatulong ito hindi lamang upang matukoy ang ginustong mapagkukunan ng mga HSC, kundi pati na rin upang maitaguyod ang mga tampok ng pakikipag-ugnayan ng mga pangunahing hematopoietic cells na may genetically foreign organism. Ito ay kilala na ang pagpapakilala ng mga hematopoietic stem cell ng fetal liver ng tao sa isang embryo ng tupa sa yugto ng organogenesis ay humahantong sa kapanganakan ng mga hayop ng chimera, sa dugo at utak ng buto kung saan 3 hanggang 5% ng mga selulang hematopoietic ng tao ay matatag na tinutukoy. Kasabay nito, ang mga HSC ng tao ay hindi nagbabago ng kanilang karyotype, na pinapanatili ang isang mataas na rate ng paglaganap at ang kakayahang mag-iba. Bilang karagdagan, ang mga transplanted na xenogeneic HSC ay hindi sumasalungat sa immune system at phagocytes ng host organism at hindi nagbabago sa mga selula ng tumor, na naging batayan para sa masinsinang pag-unlad ng mga pamamaraan para sa intrauterine na pagwawasto ng namamana na genetic pathology gamit ang mga HSC o ESC na inilipat na may mga kulang na gene.

Ngunit sa anong yugto ng embryogenesis mas angkop na isagawa ang gayong pagwawasto? Sa kauna-unahang pagkakataon, ang mga cell na tinutukoy para sa hematopoiesis ay lilitaw kaagad sa mga mammal pagkatapos ng pagtatanim (ika-6 na araw ng pagbubuntis), kapag ang mga morphological na palatandaan ng hematopoietic na pagkita ng kaibhan at mga presumptive hematopoietic na organo ay wala pa rin. Sa yugtong ito, ang mga nagkalat na selula ng embryo ng mouse ay may kakayahang muling i-repulating ang mga hematopoietic na organo ng mga irradiated na tatanggap na may pagbuo ng mga erythrocytes at lymphocytes na naiiba sa mga host cell sa pamamagitan ng uri ng hemoglobin o glycerophosphate isomerase, ayon sa pagkakabanggit, pati na rin ang karagdagang chromosomal marker (Tb) ng mga donor cell. Sa mga mammal, tulad ng sa mga ibon, nang sabay-sabay sa yolk sac, bago ang pagsasara ng karaniwang vascular bed, ang mga hematopoietic cell ay direktang lumilitaw sa katawan ng embryo sa paraaortic splanchnopleura. Ang mga hematopoietic cell ng AA4.1+ phenotype ay nahiwalay sa rehiyon ng AGM at nailalarawan bilang multipotent hematopoietic cells na bumubuo ng T- at B-lymphocytes, granulocytes, megakaryocytes, at macrophage. Phenotypically, ang mga multipotent progenitor cells na ito ay napakalapit sa mga HSC ng bone marrow ng mga adult na hayop (CD34+c-kit+). Ang bilang ng mga multipotent na AA4.1+ na mga cell sa lahat ng mga cell ng rehiyon ng AGM ay maliit - bumubuo sila ng hindi hihigit sa 1/12 ng bahagi nito.

Sa embryo ng tao, ang isang intraembryonic na rehiyon na naglalaman ng mga HSC na homologous sa rehiyon ng AGM ng mga hayop ay nakilala din. Bukod dito, sa mga tao, higit sa 80% ng mga multipotent na mga cell na may mataas na potensyal na proliferative ay nakapaloob sa katawan ng embryo, bagaman ang mga naturang cell ay naroroon din sa yolk sac. Ang isang detalyadong pagsusuri ng kanilang lokalisasyon ay nagpakita na daan-daang mga naturang cell ang nakolekta sa mga compact na grupo na matatagpuan malapit sa endothelium ng ventral wall ng dorsal aorta. Phenotypically, ang mga ito ay CD34CD45+Lin cells. Sa kabaligtaran, sa yolk sac, pati na rin sa iba pang mga hematopoietic na organo ng embryo (atay, bone marrow), ang mga naturang cell ay nag-iisa.

Dahil dito, sa embryo ng tao ang rehiyon ng AGM ay naglalaman ng mga kumpol ng mga selulang hematopoietic na malapit na nauugnay sa ventral endothelium ng dorsal aorta. Ang contact na ito ay sinusubaybayan din sa antas ng immunochemical - parehong ang mga cell ng hematopoietic clusters at ang endothelial cells ay nagpapahayag ng vascular endothelial growth factor, Flt-3 ligand, ang kanilang mga receptor na FLK-1 at STK-1, pati na rin ang transcription factor ng leukemia stem cell. Sa rehiyon ng AGM, ang mga mesenchymal derivatives ay kinakatawan ng isang siksik na strand ng mga bilugan na selula na matatagpuan sa buong dorsal aorta at nagpapahayag ng tenascin C - isang glycoprotein ng ground substance na aktibong kasangkot sa mga proseso ng intercellular interaction at migration.

Ang mga multipotent stem cell ng rehiyon ng AGM pagkatapos ng paglipat ay mabilis na nagpapanumbalik ng hematopoiesis sa mga mature na irradiated na daga at nagbibigay ng epektibong hematopoiesis sa loob ng mahabang panahon (hanggang 8 buwan). Ang mga may-akda ay hindi nakahanap ng mga cell na may ganitong mga katangian sa yolk sac. Ang mga resulta ng pag-aaral na ito ay kinumpirma ng data ng isa pang gawain, na nagpakita na sa mga embryo ng maagang yugto ng pag-unlad (10.5 araw), ang rehiyon ng AGM ay ang tanging pinagmumulan ng mga cell na tumutugma sa kahulugan ng HSC, na nagpapanumbalik ng myeloid at lymphoid hematopoiesis sa mga mature na irradiated na tatanggap.

Ang linya ng stromal ng AGM-S3 ay nakahiwalay sa rehiyon ng AGM, ang mga cell na kung saan ay sumusuporta sa pagbuo ng mga nakatuong progenitor cells na CFU-GM, BFU-E, CFU-E at mixed-type na mga unit na bumubuo ng kolonya sa kultura. Ang nilalaman ng huli sa panahon ng paglilinang sa isang feeder sublayer ng AGM-S3 line cells ay tumataas mula 10 hanggang 80 beses. Kaya, ang microenvironment ng AGM region ay naglalaman ng stromal base cells na epektibong sumusuporta sa hematopoiesis, kaya ang AGM region mismo ay maaaring kumilos bilang isang embryonic hematopoietic organ - isang mapagkukunan ng mga tiyak na HSC, iyon ay, HSCs na bumubuo ng hematopoietic tissue ng isang adult na hayop.

Ang pinalawak na immunophenotyping ng cellular na komposisyon ng rehiyon ng AGM ay nagpakita na naglalaman ito ng hindi lamang multipotent hematopoietic cells, kundi pati na rin ang mga cell na nakatuon sa myeloid at lymphoid (T- at B-lymphocytes) na pagkita ng kaibahan. Gayunpaman, ang molecular analysis ng mga indibidwal na CD34+c-kit+ cells mula sa AGM region gamit ang polymerase chain reaction ay nagsiwalat ng activation ng beta-globin at myeloperoxidase genes lamang, ngunit hindi lymphoid genes na naka-encode ng synthesis ng CD34, Thy-1, at 15. Ang bahagyang pag-activate ng lineage-specific na genes ay katangian ng mga genes na tukoy sa lineage ng ontogeneration stage ng ontogeneration stage ng unang bahagi ng genes na HSC. mga selula. Isinasaalang-alang na ang bilang ng mga nakatuon na progenitor cell sa rehiyon ng AGM ng isang 10-araw na embryo ay 2-3 order ng magnitude na mas mababa kaysa sa atay, maaari itong mapagtatalunan na sa ika-10 araw ng embryogenesis, nagsisimula pa lamang ang hematopoiesis sa rehiyon ng AGM, samantalang sa pangunahing hematopoietic na organ ng fetus ay nabuo na sa panahong ito ng hematopoietic na mga linya.

Sa katunayan, hindi tulad ng naunang (9-11 araw) hematopoietic stem cells ng yolk sac at AGM region, na muling pumupuno sa hematopoietic microenvironment ng bagong panganak, ngunit hindi sa adult na organismo, hematopoietic progenitor cells ng 12-17-araw na embryonic liver ay hindi na nangangailangan ng maagang postnatal microenvironment ng mga bagong panganak na hayop at hindi na naninirahan sa mga organo ng hematopoietic na pang-adulto sa mga bagong silang. Pagkatapos ng paglipat ng embryonic liver HSCs, ang hematopoiesis sa mga irradiated adult recipient mice ay mayroong polyclonal character. Bilang karagdagan, gamit ang mga may label na kolonya, ipinakita na ang paggana ng mga naka-engraft na clone ay ganap na napapailalim sa sunud-sunod na clonal na ipinahayag sa utak ng buto ng may sapat na gulang. Dahil dito, ang mga embryonic liver HSC, na may label sa ilalim ng pinaka banayad na mga kondisyon, nang walang prestimulation na may exogenous cytokines, ay nagtataglay na ng mga pangunahing katangian ng adult HSCs: hindi sila nangangailangan ng isang maagang postembryonic microenvironment, pumasok sa isang estado ng malalim na dormancy pagkatapos ng paglipat, at pinakilos sa clonal formation na sunud-sunod na alinsunod sa clonal na tagumpay na modelo.

Malinaw, ito ay kinakailangan upang tumira sa hindi pangkaraniwang bagay ng clonal succession sa ilang mga karagdagang detalye. Ang Erythropoiesis ay isinasagawa ng mga hematopoietic stem cell na may mataas na potensyal na proliferative at ang kakayahang mag-iba sa lahat ng mga linya ng nakatuon na precursor cells ng mga selula ng dugo. Sa normal na intensity ng hematopoiesis, karamihan sa mga hematopoietic stem cell ay nasa dormant na estado at pinapakilos para sa paglaganap at pagkita ng kaibhan, na magkakasunod na bumubuo ng mga clone na pumapalit sa isa't isa. Ang prosesong ito ay tinatawag na clonal succession. Ang pang-eksperimentong katibayan ng pagkakasunud-sunod ng clonal sa hematopoietic system ay nakuha sa mga pag-aaral sa mga HSC na minarkahan ng paglipat ng retroviral gene. Sa mga hayop na may sapat na gulang, ang hematopoiesis ay pinananatili ng maraming sabay-sabay na gumaganang hematopoietic clone, mga derivatives ng HSCs. Batay sa kababalaghan ng clonal succession, nabuo ang isang repopulation approach sa pagkilala sa mga HSC. Ayon sa prinsipyong ito, ang isang pagkakaiba ay ginawa sa pagitan ng pangmatagalang haematopoietic stem cell (LT-HSC), na may kakayahang ibalik ang hematopoietic system sa buong buhay, at panandaliang HSC, na gumaganap ng function na ito para sa isang limitadong panahon.

Kung isasaalang-alang natin ang mga hematopoietic stem cell mula sa punto ng view ng diskarte sa repopulation, kung gayon ang kakaiba ng mga hematopoietic cells ng embryonic liver ay ang kanilang kakayahang lumikha ng mga kolonya na mas malaki ang laki kaysa sa mga nasa paglaki ng dugo ng kurdon o bone marrow HSC, at nalalapat ito sa lahat ng uri ng mga kolonya. Ang katotohanang ito lamang ay nagpapahiwatig ng isang mas mataas na potensyal na proliferative ng hematopoietic cells ng embryonic liver. Ang isang natatanging pag-aari ng hematopoietic progenitor cells ng embryonic liver ay isang mas maikling cell cycle kumpara sa iba pang mga mapagkukunan, na kung saan ay may malaking kahalagahan mula sa punto ng view ng pagiging epektibo ng hematopoietic organ repopulation sa panahon ng paglipat. Ang pagsusuri sa komposisyon ng cellular ng hematopoietic suspension na nakuha mula sa mga mapagkukunan ng isang mature na organismo ay nagpapahiwatig na sa lahat ng mga yugto ng ontogenesis, ang mga nuclear cell ay nakararami na kinakatawan ng sa wakas ay magkakaibang mga cell, ang bilang at phenotype na nakasalalay sa ontogenetic na edad ng donor ng hematopoietic tissue. Sa partikular, ang mga pagsususpinde ng mononuclear cells ng bone marrow at cord blood ay binubuo ng higit sa 50% mature cells ng lymphoid series, habang ang hematopoietic tissue ng embryonic liver ay naglalaman ng mas mababa sa 10% lymphocytes. Bilang karagdagan, ang mga selula ng myeloid lineage sa embryonic at fetal liver ay pangunahing kinakatawan ng erythroid series, habang sa cord blood at bone marrow, nangingibabaw ang mga elemento ng granulocyte-macrophage.

Mahalaga rin na ang embryonic na atay ay naglalaman ng kumpletong hanay ng mga pinakaunang hematopoietic precursor. Kabilang sa huli, ang erythroid, granulopoietic, megakaryopoietic at multilineage colony-forming cells ay dapat pansinin. Ang kanilang mga mas primitive precursors - LTC-IC - ay may kakayahang mag-proliferate at magkaiba sa vitro sa loob ng 5 linggo o higit pa, at mapanatili din ang functional na aktibidad pagkatapos ng engraftment sa katawan ng tatanggap sa panahon ng allogeneic at kahit xenogeneic transplantation sa immunodeficient na mga hayop.

Ang biological expediency ng pamamayani ng erythroid cells sa embryonic liver (hanggang sa 90% ng kabuuang bilang ng mga hematopoietic na elemento) ay dahil sa pangangailangan na magbigay ng mabilis na pagtaas ng dami ng dugo ng pagbuo ng fetus na may erythrocyte mass. Sa embryonic liver, ang erythropoiesis ay kinakatawan ng mga nuclear erythroid precursors ng iba't ibang antas ng maturity na naglalaman ng fetal hemoglobin (a2u7), na, dahil sa mas mataas na affinity nito para sa oxygen, ay nagsisiguro ng epektibong pagsipsip ng huli mula sa dugo ng ina. Ang intensification ng erythropoiesis sa embryonic liver ay nauugnay sa isang lokal na pagtaas sa synthesis ng erythropoietin (EPO). Kapansin-pansin na ang pagkakaroon ng erythropoietin lamang ay sapat na para sa pagsasakatuparan ng potensyal na hematopoietic ng mga hematopoietic na selula sa embryonic liver, samantalang ang isang kumbinasyon ng mga cytokine at growth factor na binubuo ng EPO, SCF, GM-CSF at IL-3 ay kinakailangan para sa pangako ng bone marrow at cord blood HSC sa erythropoiesis. Kasabay nito, ang maagang hematopoietic progenitor cells na nakahiwalay sa embryonic liver, na walang mga receptor para sa EPO, ay hindi tumutugon sa exogenous erythropoietin. Para sa induction ng erythropoiesis sa isang suspensyon ng mononuclear cells ng embryonic liver, ang pagkakaroon ng mas advanced na erythropoietin-sensitive cells na may CD34+CD38+ phenotype, na nagpapahayag ng EPO receptor, ay kinakailangan.

Sa panitikan, wala pa ring pinagkasunduan sa pagbuo ng hematopoiesis sa panahon ng embryonic. Ang functional na kahalagahan ng pagkakaroon ng extra- at intraembryonic na mapagkukunan ng hematopoietic progenitor cells ay hindi pa naitatag. Gayunpaman, walang duda na sa embryogenesis ng tao, ang atay ay ang sentral na organ ng hematopoiesis at sa ika-6 hanggang ika-12 na linggo ng pagbubuntis ay nagsisilbing pangunahing pinagmumulan ng mga hematopoietic stem cell na pumupuno sa spleen, thymus, at bone marrow. Tinitiyak ng mga GDR ang pagganap ng mga kaukulang paggana sa mga panahon ng pag-unlad bago at pagkatapos ng panganganak.

Dapat itong pansinin muli na ang embryonic na atay, kumpara sa iba pang mga mapagkukunan, ay nailalarawan sa pamamagitan ng pinakamataas na nilalaman ng HSC. Humigit-kumulang 30% ng CD344 na mga cell ng embryonic liver ay mayroong CD38 phenotype. Kasabay nito, ang bilang ng mga lymphoid progenitor cells (CD45+) sa mga unang yugto ng hematopoiesis sa atay ay hindi hihigit sa 4%. Napagtibay na, habang lumalaki ang fetus, mula 7 hanggang 17 linggo ng pagbubuntis, ang bilang ng B-lymphocytes ay unti-unting tumataas na may buwanang "hakbang" na 1.1%, habang ang antas ng HSC ay permanenteng bumababa.

Ang functional na aktibidad ng hematopoietic stem cell ay nakasalalay din sa panahon ng pag-unlad ng embryonic ng kanilang pinagmulan. Ang pag-aaral ng aktibidad na bumubuo ng kolonya ng mga selula ng atay ng mga embryo ng tao sa 6-8 at 9-12 na linggo ng pagbubuntis sa panahon ng paglilinang sa isang semi-likido na daluyan sa pagkakaroon ng SCF, GM-CSF, IL-3, IL-6 at EPO ay nagpakita na ang kabuuang bilang ng mga kolonya ay 1.5 beses na mas mataas kapag nagpupuno ng HSCsonic na pag-unlad ng embryo sa maagang yugto. Kasabay nito, ang bilang ng mga myelopoiesis progenitor cells tulad ng CFU-GEMM sa atay sa 6-8 na linggo ng embryogenesis ay higit sa tatlong beses na mas mataas kaysa sa kanilang bilang sa 9-12 na linggo ng pagbubuntis. Sa pangkalahatan, ang aktibidad na bumubuo ng kolonya ng mga hematopoietic na selula ng atay ng mga embryo sa unang trimester ng pagbubuntis ay higit na mataas kaysa sa mga selula ng atay ng pangsanggol sa ikalawang trimester ng pagbubuntis.

Ang data sa itaas ay nagpapahiwatig na ang embryonic liver sa simula ng embryogenesis ay nakikilala hindi lamang sa pamamagitan ng pagtaas ng nilalaman ng maagang hematopoietic progenitor cells, ngunit ang mga hematopoietic cells nito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mas malawak na spectrum ng pagkita ng kaibhan sa iba't ibang mga linya ng cell. Ang mga tampok na ito ng functional na aktibidad ng hematopoietic stem cells ng embryonic liver ay maaaring magkaroon ng isang tiyak na klinikal na kahalagahan, dahil ang kanilang mga katangian ng husay ay nagpapahintulot sa amin na asahan ang isang binibigkas na therapeutic effect kapag naglilipat kahit isang maliit na bilang ng mga cell na nakuha sa mga unang yugto ng pagbubuntis.

Gayunpaman, ang problema sa dami ng hematopoietic stem cell na kinakailangan para sa epektibong paglipat ay nananatiling bukas at may kaugnayan. Ang mga pagsisikap ay ginagawa upang malutas ito gamit ang mataas na potensyal ng pagpaparami ng sarili ng mga hematopoietic na selula ng embryonic na atay sa vitro kapag pinasigla ng mga cytokine at mga kadahilanan ng paglago. Sa patuloy na perfusion ng maagang embryonic liver HSCs sa isang bioreactor, pagkatapos ng 2-3 araw, posibleng makakuha ng dami ng hematopoietic stem cell sa output na 15 beses na mas mataas kaysa sa kanilang paunang antas. Para sa paghahambing, dapat tandaan na hindi bababa sa dalawang linggo ang kinakailangan upang makamit ang isang 20-tiklop na pagtaas sa output ng mga HSC ng dugo ng kurdon ng tao sa ilalim ng parehong mga kondisyon.

Kaya, ang embryonic na atay ay naiiba mula sa iba pang mga pinagmumulan ng hematopoietic stem cells sa pamamagitan ng isang mas mataas na nilalaman ng parehong nakatuon at maagang hematopoietic progenitor cells. Sa kulturang may growth factor, ang mga embryonic liver cells na may CD34+CD45Ra1 CD71l0W phenotype ay bumubuo ng 30 beses na mas maraming kolonya kaysa sa mga katulad na cord blood cells at 90 beses na higit pa sa bone marrow HSCs. Ang pinaka-binibigkas na mga pagkakaiba sa tinukoy na mga mapagkukunan ay nasa nilalaman ng maagang hematopoietic progenitor cells na bumubuo ng mga halo-halong kolonya - ang halaga ng CFU-GEMM sa embryonic liver ay lumampas sa cord blood at bone marrow ng 60 at 250 beses, ayon sa pagkakabanggit.

Mahalaga rin na hanggang sa ika-18 linggo ng pag-unlad ng embryonic (ang panahon ng pagsisimula ng hematopoiesis sa utak ng buto), higit sa 60% ng mga selula ng atay ay kasangkot sa pagpapatupad ng hematopoietic function. Dahil ang fetus ng tao ay walang thymus at, nang naaayon, ang mga thymocytes hanggang sa ika-13 linggo ng pag-unlad, ang paglipat ng mga hematopoietic na selula mula sa embryonic na atay ng 6-12 na linggo ng pagbubuntis ay makabuluhang binabawasan ang panganib na magkaroon ng reaksyong "graft versus host" at hindi nangangailangan ng pagpili ng isang histocompatible na donor, dahil ginagawa nitong medyo madali ang pagkuha ng hematopoietic chimer.