Третий этап развития гематологии - изучение биологических полимеров (ДНК, белков) клеток крови
Третий этап развития гематологии - изучение биологических полимеров (ДНК, белков) клеток крови. Открытие Watson и Crick двуспиральной структуры ДНК и принципа ее репликации в 1950-х годах, наряду с разработкой методов электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа, радиографии, цитогенетических и молекулярно-генетических исследований создали возможность для проникновения в глубину биологических явлений и изучения их на субклеточном и молекулярном уровнях.
Фундаментальное значение для развития теории кроветворения имели исследования молекулярных изменений в клетках крови при ее заболеваниях. Были получены данные о роли нарушений метаболизма нуклеиновых кислот в развитии ряда заболеваний (гемоглобинопатии и др.), изменении пролиферативных процессов и дифференцировке кроветворных клеток.
Важнейшими для становления современных представлений о механизме кроветворения явились исследования Till и McCulloch (1961) и разработка ими метода клонирования кроветворных клеток в селезенке смертельно облученных мышей. Эти исследователи внесли в науку метод, значение которого не менее важно, чем метод культивирования тканей вне организма, разработанный в начале XX в. Carrel. Клонирование кроветворных клеток в селезенке облученных мышей (колонии in vivo) позволило создать исключительно удобную модель для изучения кроветворных клеток под влиянием различных факторов, характера пролиферации и дифференцировок.
Многие ученые обратили внимание на процессы регулирования функции стволовых клеток. Так, Osgood (1959) выделил положение о двух видах деления стволовых клеток:
1) образование двух равноценных стволовых клеток;
2) образование двух клеток, из которых одна сохраняет свойства стволовой, а другая начинает дифференцировку.
Ряд авторов высказали мнение, что дифференцировка стволовых клеток не связана с их размножением, а пролиферация стволовых клеток всегда симметрична (Till, McCulloch, 1964). Был сформулирован постулат о постоянстве состава стволовых клеток и регуляции этого состава на основе механизма обратной связи (Lajtha, 1971).
В связи с этим возникло учение о кейлонах и ингибиторах пролиферативных возможностей стволовых клеток, получило развитие учение о гемопоэтинах — гормонах, способствующих дифференцировке кроветворных клеток.
Эдвин Осгуд (Dr. Edwin E. Osgood)
Работы 1960-х — начала 1970-х годов (Bruce, McCulloch, 1964; Metcalf, 1969; Till, 1971, и др.) по существу подтвердили идею А. А. Максимова о наличии двух типов родоначальных клеток — плюрипотентных, примитивных (стволовых), и частично дифференцированных, унипотентных, коммитированных (полустволовых). Были продолжены исследования механизмов кроветворения и конструирование схем гемопоэза. Так, Astaldi (1973) внес положение о полипотентных стволовых клетках (колониеобразующих единицах), обладающих свойством самоподдержания.
Унитарная теория кроветворения, постулированная А. А. Максимовым и полностью подтвержденная данными Till, McCulloch и их последователей, получила дальнейшее развитие. Были выявлены и детально охарактеризованы клетки-предшественницы, полипотентные, унипотентные и зрелые клетки гемопоэза, расшифрованы механизмы регуляции кроветворения (интерлейкины, гемопоэтические факторы роста, интерфероны, простагландины, апоптоз) в норме и при развитии различных патологических состояний.
Большую роль в этом сыграли работы И. Л. Черткова, А. Я. Фриденштейна, Gordon, Abbas, Lichtman, Brown, Kay, Douglas, Nakahata, Gross, Teshima, Weiss и других исследователей.
В 1956 г. был установлен нормальный кариотип человека, и уже в 1960 г. Nowell и Hungerford сообщили о Ph-хромосоме — первом патогенетическом маркере, выявленном у больных хроническим миелолейкозом. Вскоре была детально разработана цитогенетическая номенклатура, выявлены наиболее характерные нарушения кариотипа. В настоящее время цитогенетическое исследование является обязательным не только для диагностики многих заболеваний системы крови (прежде всего онкогематологических), но и для определения прогноза, тактики лечения и мониторинга его результатов.
В 1980-х годах был внедрен метод флюоресцентной гибридизации in situ (fluorescence in situ hybridization — FISH), который позволяет быстро производить кариотипирование клеточных линий, точнее диагностировать и изучать наследственные и онкогематологические заболевания.
Более высокими возможностями обладают молекулярно-генетические методы исследования, основными сферами применения которых в гематологии являются: 1) диагностика и мониторинг результатов лечения онкогематологических заболеваний (в частности, выявление минимальной резидуальной болезни); 2) диагностика множественной лекарственной резистентности; 3) диагностика генетически обусловленных заболеваний системы крови (гемоглобинопатии, врожденные нарушения гемостаза и др.); 4) выявление возбудителей вирусных инфекций; 5) HLA-типирование перед аллогенной трансплантацией костного мозга.
Секвенирование генома человека и создание «библиотеки» кДНК привело к созданию молекулярно-генетического метода биочипов (DNA microarray), который позволяет анализировать дифференциальную экспрессию тысяч и десятков тысяч генов одновременно. Этот метод в модифицированном виде используется для сравнения профилей генной экспрессии в различных образцах, например, в опухолевой и соответствующей нормальной ткани. Разрабатываются коммерческие образцы биочипов с минимизированным количеством маркеров для диагностических целей.
