Изучение стволовых клеток. Основные методы исследования стволовых клеток
Дифференцировка кроветворных клеток носит необратимый характер. Ни в одной из систем не удалось обнаружить возврата клетки из более дифференцированного отдела в предыдущий, менее дифференцированный. Кроветворная система, которая состоит как из пролиферирующих, так и из утерявших эту способность клеток, содержит элементы, обеспечивающие поддержание системы в целом. Эти элементы уже давно получили название стволовых клеток.
Последние по определению должны обладать по крайней мере двумя основными свойствами: способностью к самоподдержанию, сравнимому с временем существования всего организма, и способностью к дифференцировке в более зрелые клеточные элементы.
Длительное время проблема исследования стволовых кроветворных клеток носила умозрительный характер. Экспериментальное ее изучение стало возможным лишь после создания метода клонирования кроветворных клеток в селезенке облученных мышей.
Костномозговые клетки, введенные смертельно облученным мышам в небольшом количестве, попадают в различные кроветворные органы, и в частности в селезенку. Пролиферация введенных кроветворных клеток в ней приводит к образованию очагов (колоний) кроветворения, дискретно расположенных по всей селезенке и хорошо видимых макроскопически в виде узелков, содержащих через 7—10 дней после трансплантации до нескольких миллионов кроветворных клеток.
В среднем при трансплантации 104 клеток сингенного костного мозга образуются одна — три колонии. Отсюда возникает ключевой для любого метода клонирования вопрос, образуется ли колония одной кроветворной клеткой или в ее создании принимает участие популяция клеток, составляющая часть трансплантированной популяции. Показано (Till, McCulloch, 1961), что с увеличением числа трансплантированных клеток линейно возрастает число колоний. Этот факт является серьезным аргументом в пользу клонального происхождения колоний.
Однако только факт наличия линейных отношений между числом вводимых клеток и числом возникающих колоний не является достаточным для доказательства клонального происхождения колоний. Действительно, если в образовании колоний кооперируют два или больше клеточных типа, только один из которых лимитирован во взвеси кроветворных клеток, то и в этом случае будут наблюдаться линейные отношения между числом введенных клеток и числом возникающих колоний.
Клональный характер колоний в селезенке был доказан с помощью метода радиационных маркеров (Becker е. а., 1963). С этой целью мышей облучали в дозе 250 рад, трансплантировали им большую дозу сингенного костного мозга, после чего облучали вторично в дозе 650 рад. В этих условиях мыши-реципиенты получали суммарную дозу в 900 рад, которая практически полностью инактивировала их собственные колониеобразующие клетки, тогда как трансплантированные клетки получили меньшую дозу облучения (650 рад) и часть из них выжила.
При этом велика вероятность того, что облученная в такой дозе клетка хотя и выживает, но несет какую-либо стабильную хромосомную аберрацию (хромосомный маркер), позволяющую идентифицировать ее и ее потомков. Кариологический анализ показал, что в большинстве изученных колоний, в которых обнаруживался хромосомный маркер, одинаковую аберрацию несли все делящиеся клетки данной колонии. Так как независимое возникновение одинаковой аберрации даже только в двух клетках статистически весьма маловероятно, эти факты показывают, что колонии (или по крайней мере большинство их) представляют собой клон потомков одной колониеобразующей клетки. Таким образом, колония продуцируется одной исходной клеткой (колониеобразующая единица в селезенке— КОЕс).
