Αιμοποιητικά βλαστικά κύτταρα του κρόκου

Προφανώς, οι διάφορες πολλαπλασιαστικές και διαφοροποιητικές δυνατότητες των αιμοποιητικών βλαστικών κυττάρων καθορίζονται από τις ιδιαιτερότητες της οντογενετικής τους ανάπτυξης, καθώς ακόμη και ο εντοπισμός των κύριων περιοχών της αιμοποίησης αλλάζει στους ανθρώπους κατά την οντογένεση. Τα αιμοποιητικά προγονικά κύτταρα του εμβρυϊκού λεκιθικού σάκου δεσμεύονται για τον σχηματισμό μιας αποκλειστικά ερυθροποιητικής κυτταρικής σειράς. Μετά τη μετανάστευση των πρωτογενών αιμοποιητικών βλαστοκυττάρων (HSCs) στο ήπαρ και τον σπλήνα, το φάσμα των γραμμών δέσμευσης επεκτείνεται στο μικροπεριβάλλον αυτών των οργάνων. Συγκεκριμένα, τα αιμοποιητικά βλαστοκύτταρα αποκτούν την ικανότητα να παράγουν λεμφοειδή κύτταρα. Στην προγεννητική περίοδο, τα αιμοποιητικά προγονικά κύτταρα φτάνουν στη ζώνη τελικού εντοπισμού και εποικούν τον μυελό των οστών. Κατά την ενδομήτρια ανάπτυξη, το εμβρυϊκό αίμα περιέχει σημαντικό αριθμό αιμοποιητικών βλαστικών κυττάρων. Για παράδειγμα, στην 13η εβδομάδα της εγκυμοσύνης, το επίπεδο των HSC φτάνει το 18% του συνολικού αριθμού μονοπύρηνων αιμοσφαιρίων. Στη συνέχεια, παρατηρείται μια προοδευτική μείωση της περιεκτικότητάς τους, αλλά ακόμη και πριν από τη γέννηση, η ποσότητα των HSCs στο αίμα του ομφάλιου λώρου διαφέρει ελάχιστα από την ποσότητα τους στον μυελό των οστών.

Σύμφωνα με τις κλασικές έννοιες, η φυσική αλλαγή στον εντοπισμό της αιμοποίησης κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη των θηλαστικών πραγματοποιείται με τη μετανάστευση και την εισαγωγή σε ένα νέο μικροπεριβάλλον πολυδύναμων αιμοποιητικών βλαστοκυττάρων - από τον λεκιθικό σάκο στο ήπαρ, τον σπλήνα και τον μυελό των οστών. Δεδομένου ότι στα πρώιμα στάδια της εμβρυϊκής ανάπτυξης ο αιμοποιητικός ιστός περιέχει μεγάλο αριθμό βλαστοκυττάρων, ο οποίος μειώνεται καθώς το έμβρυο ωριμάζει, ο πιο ελπιδοφόρος για την απόκτηση αιμοποιητικών βλαστοκυττάρων θεωρείται ο αιμοποιητικός ιστός του εμβρυϊκού ήπατος, που απομονώνεται από αποβλημένο υλικό στις 5-8 εβδομάδες κύησης.

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

Ερωτήματα σχετικά με την προέλευση των αιμοποιητικών βλαστοκυττάρων

Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι ο εμβρυϊκός σχηματισμός ερυθροκυττάρων προέρχεται από τις νησίδες αίματος του λεκιθικού ασκού. Ωστόσο, η δυνατότητα διαφοροποίησης in vitro των αιμοποιητικών κυττάρων του λεκιθικού ασκού είναι πολύ περιορισμένη (διαφοροποιούνται κυρίως σε ερυθροκύτταρα). Πρέπει να σημειωθεί ότι η μεταμόσχευση αιμοποιητικών βλαστικών κυττάρων του λεκιθικού ασκού δεν είναι σε θέση να αποκαταστήσει την αιματοποίηση για μεγάλο χρονικό διάστημα. Αποδείχθηκε ότι αυτά τα κύτταρα δεν είναι οι πρόδρομοι των ενήλικων αιμοποιητικών βλαστοκυττάρων (HSCs). Τα αληθινά HSCs εμφανίζονται νωρίτερα, την 3η-5η εβδομάδα της ενδομήτριας ανάπτυξης, στη ζώνη σχηματισμού του γαστρικού ιστού και του ενδοθηλίου των αιμοφόρων αγγείων (παραορτική σπλαχνοπλευρά, P-SP), καθώς και στη θέση της αορτής, των γονάδων και των πρωτοπαθών νεφρών - στον μεσόνεφρο ή την λεγόμενη περιοχή AGM. Έχει αποδειχθεί ότι τα κύτταρα της περιοχής AGM αποτελούν πηγή όχι μόνο των HSCs, αλλά και των ενδοθηλιακών κυττάρων των αιμοφόρων αγγείων, καθώς και των οστεοκλαστών που εμπλέκονται στις διαδικασίες σχηματισμού οστικού ιστού. Την 6η εβδομάδα της κύησης, τα πρώιμα αιμοποιητικά προγονικά κύτταρα από την περιοχή AGM μετακινούνται στο ήπαρ, το οποίο παραμένει το κύριο αιμοποιητικό όργανο του εμβρύου μέχρι τη γέννηση.

Δεδομένου ότι αυτό το σημείο είναι εξαιρετικά σημαντικό από την άποψη της μεταμόσχευσης κυττάρων, το πρόβλημα της προέλευσης των αιμοποιητικών βλαστοκυττάρων (HSCs) στη διαδικασία της ανθρώπινης εμβρυογένεσης αξίζει μια πιο λεπτομερή παρουσίαση. Οι κλασικές ιδέες ότι τα αιμοποιητικά βλαστοκύτταρα των θηλαστικών και των πτηνών προέρχονται από μια εξωεμβρυϊκή πηγή βασίζονται στις μελέτες των Metcalf και Moore, οι οποίοι ήταν οι πρώτοι που χρησιμοποίησαν μεθόδους κλωνοποίησης HSCs και των απογόνων τους που απομονώθηκαν από τον λεκιθικό ασκό. Τα αποτελέσματα της εργασίας τους χρησίμευσαν ως βάση για τη θεωρία της μετανάστευσης, σύμφωνα με την οποία τα HSCs, έχοντας εμφανιστεί για πρώτη φορά στον λεκιθικό ασκό, κατοικούν διαδοχικά στα παροδικά και οριστικά αιμοποιητικά όργανα καθώς σχηματίζεται το αντίστοιχο μικροπεριβάλλον σε αυτά. Έτσι καθιερώθηκε η άποψη ότι η παραγωγή HSCs, που αρχικά εντοπίζονται στον λεκιθικό ασκό, χρησιμεύει ως η κυτταρική βάση για την οριστική αιματοποίηση.

Τα αιμοποιητικά προγονικά κύτταρα του λεκιθικού ασκού ανήκουν στην κατηγορία των πρώιμων αιμοποιητικών προγονικών κυττάρων. Ο φαινότυπος τους περιγράφεται από τον τύπο AA4.1+CD34+c-kit+. Σε αντίθεση με τα ώριμα αιμοποιητικά βλαστοκύτταρα (HSCs) του μυελού των οστών, δεν εκφράζουν αντιγόνα Sca-1 και μόρια MHC. Φαίνεται ότι η εμφάνιση αντιγόνων-δεικτών στις επιφανειακές μεμβράνες των αιμοποιητικών βλαστοκυττάρων (HSCs) του λεκιθικού ασκού κατά την καλλιέργεια αντιστοιχεί στη διαφοροποίησή τους κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη με το σχηματισμό δεσμευμένων αιμοποιητικών σειρών: το επίπεδο έκφρασης των αντιγόνων CD34 και Thy-1 μειώνεται, η έκφραση των CD38 και CD45RA αυξάνεται και εμφανίζονται μόρια HLA-DR. Με την επακόλουθη εξειδίκευση in vitro που προκαλείται από κυτοκίνες και αυξητικούς παράγοντες, ξεκινά η έκφραση αντιγόνων ειδικών για τα αιμοποιητικά προγονικά κύτταρα μιας συγκεκριμένης κυτταρικής σειράς. Ωστόσο, τα αποτελέσματα της μελέτης της εμβρυϊκής αιμοποίησης σε εκπροσώπους τριών κατηγοριών σπονδυλωτών (αμφίβια, πτηνά και θηλαστικά) και, ειδικότερα, η ανάλυση της προέλευσης των αιμοποιητικών βλαστοκυττάρων που είναι υπεύθυνα για την οριστική αιμοποίηση στην μεταγεννητική οντογένεση, έρχονται σε αντίθεση με τις κλασικές έννοιες. Έχει διαπιστωθεί ότι σε εκπροσώπους όλων των κατηγοριών που εξετάζονται, σχηματίζονται δύο ανεξάρτητες περιοχές στις οποίες εμφανίζονται τα λεκιθικά βλαστοκύτταρα (HSCs) κατά την εμβρυογένεση. Η εξωεμβρυϊκή «κλασική» περιοχή αντιπροσωπεύεται από τον λεκιθικό ασκό ή τα ανάλογά του, ενώ η πρόσφατα αναγνωρισμένη ενδοεμβρυϊκή ζώνη εντοπισμού των HSC περιλαμβάνει το παρααορτικό μεσέγχυμα και την περιοχή AGM. Σήμερα, μπορεί να υποστηριχθεί ότι στα αμφίβια και τα πτηνά, τα οριστικά HSCs προέρχονται από ενδοεμβρυϊκές πηγές, ενώ στα θηλαστικά και τους ανθρώπους, η συμμετοχή των HSCs του λεκιθικού ασκού στην οριστική αιμοποίηση δεν μπορεί ακόμη να αποκλειστεί εντελώς.

Η εμβρυϊκή αιμοποίηση στον λεκιθικό ασκό είναι, στην πραγματικότητα, πρωτογενής ερυθροποίηση, η οποία χαρακτηρίζεται από τη διατήρηση του πυρήνα σε όλα τα στάδια ωρίμανσης των ερυθροκυττάρων και τη σύνθεση αιμοσφαιρίνης εμβρυϊκού τύπου. Σύμφωνα με τα τελευταία δεδομένα, το κύμα της πρωτογενούς ερυθροποίησης τελειώνει στον λεκιθικό ασκό την 8η ημέρα της εμβρυϊκής ανάπτυξης. Ακολουθεί μια περίοδος συσσώρευσης οριστικών ερυθροειδών προγονικών κυττάρων - BFU-E, τα οποία σχηματίζονται αποκλειστικά στον λεκιθικό ασκό και εμφανίζονται για πρώτη φορά την 9η ημέρα της κύησης. Στο επόμενο στάδιο της εμβρυογένεσης, έχουν ήδη σχηματιστεί οριστικά ερυθροειδή προγονικά κύτταρα - CFU-E, καθώς και (!) μαστοκύτταρα και CFU-GM. Αυτή είναι η βάση για την άποψη ότι τα οριστικά προγονικά κύτταρα εμφανίζονται στον λεκιθικό ασκό, μεταναστεύουν με την κυκλοφορία του αίματος, εγκαθίστανται στο ήπαρ και ξεκινούν γρήγορα την πρώτη φάση της ενδοεμβρυϊκής αιμοποίησης. Σύμφωνα με αυτές τις έννοιες, ο λεκιθικός σάκος μπορεί να θεωρηθεί, αφενός, ως η θέση της πρωτογενούς ερυθροποίησης και, αφετέρου, ως η πρώτη πηγή οριστικών αιμοποιητικών προγονικών κυττάρων στην εμβρυϊκή ανάπτυξη.

Έχει αποδειχθεί ότι τα κύτταρα που σχηματίζουν αποικίες με υψηλό πολλαπλασιαστικό δυναμικό μπορούν να απομονωθούν από τον λεκιθικό ασκό ήδη από την 8η ημέρα της κύησης, δηλαδή πολύ πριν από το κλείσιμο του αγγειακού συστήματος του εμβρύου και του λεκιθικού ασκού. Επιπλέον, τα κύτταρα με υψηλό πολλαπλασιαστικό δυναμικό που λαμβάνονται από τον λεκιθικό ασκό in vitro σχηματίζουν αποικίες των οποίων το μέγεθος και η κυτταρική σύνθεση δεν διαφέρουν από τις αντίστοιχες παραμέτρους της καλλιεργητικής ανάπτυξης των βλαστικών κυττάρων του μυελού των οστών. Ταυτόχρονα, κατά την επαναμεταμόσχευση κυττάρων που σχηματίζουν αποικίες του λεκιθικού ασκού με υψηλό πολλαπλασιαστικό δυναμικό, σχηματίζονται σημαντικά περισσότερα θυγατρικά κύτταρα που σχηματίζουν αποικίες και πολυδύναμα προγονικά κύτταρα από ό,τι όταν χρησιμοποιούνται προγονικά κύτταρα μυελού των οστών της αιμοποίησης.

Ένα τελικό συμπέρασμα σχετικά με τον ρόλο των αιμοποιητικών βλαστικών κυττάρων του λεκιθικού ασκού στην οριστική αιμοποίηση θα μπορούσε να δοθεί από τα αποτελέσματα της εργασίας στην οποία οι συγγραφείς απέκτησαν μια σειρά ενδοθηλιακών κυττάρων του λεκιθικού ασκού (G166), η οποία υποστήριξε αποτελεσματικά τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων της με τα φαινοτυπικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά των αιμοποιητικών βλαστοκυττάρων (AA4.1+WGA+, χαμηλή πυκνότητα και ασθενείς προσκολλητικές ιδιότητες). Η περιεκτικότητα των τελευταίων αυξήθηκε περισσότερο από 100 φορές όταν καλλιεργήθηκε σε τροφοδοτικό στρώμα κυττάρων C166 για 8 ημέρες. Μακροφάγα, κοκκιοκύτταρα, μεγακαρυοκύτταρα, βλαστικά κύτταρα και μονοκύτταρα, καθώς και πρόδρομα κύτταρα Β- και Τ-λεμφοκυττάρων ταυτοποιήθηκαν σε μικτές αποικίες που αναπτύχθηκαν σε υποστρώμα κυττάρων C166. Τα κύτταρα του λεκιθικού ασκού που αναπτύσσονταν σε υποστρώμα ενδοθηλιακών κυττάρων είχαν την ικανότητα να αυτοαναπαράγονται και άντεξαν έως και τρία περάσματα στα πειράματα των συγγραφέων. Η αποκατάσταση της αιμοποίησης με τη βοήθειά τους σε ώριμα ποντίκια με σοβαρή συνδυασμένη ανοσοανεπάρκεια (SCID) συνοδεύτηκε από τον σχηματισμό όλων των τύπων λευκοκυττάρων, καθώς και Τ- και Β-λεμφοκυττάρων. Ωστόσο, οι συγγραφείς στις μελέτες τους χρησιμοποίησαν κύτταρα κρόκου σάκου ενός εμβρύου 10 ημερών, στο οποίο τα εξω- και ενδοεμβρυϊκά αγγειακά συστήματα είναι ήδη κλειστά, γεγονός που δεν μας επιτρέπει να αποκλείσουμε την παρουσία ενδοεμβρυϊκών HSC μεταξύ των κυττάρων του κρόκου σάκου.

Ταυτόχρονα, η ανάλυση του δυναμικού διαφοροποίησης των αιμοποιητικών κυττάρων πρώιμων σταδίων ανάπτυξης, που απομονώθηκαν πριν από την ενοποίηση των αγγειακών συστημάτων του λεκιθικού ασκού και του εμβρύου (8-8,5 ημέρες κύησης), αποκάλυψε την παρουσία προδρόμων Τ- και Β-κυττάρων στον λεκιθικό ασκό, αλλά όχι στο σώμα του εμβρύου. Στο σύστημα in vitro, με τη μέθοδο της καλλιέργειας δύο σταδίων σε μονοστιβάδα επιθηλιακών και υποεπιθηλιακών κυττάρων του θύμου αδένα, τα μονοπύρηνα κύτταρα του λεκιθικού ασκού διαφοροποιήθηκαν σε προ-Τ- και ώριμα Τ-λεμφοκύτταρα. Υπό τις ίδιες συνθήκες καλλιέργειας, αλλά σε μονοστιβάδα στρωματικών κυττάρων του ήπατος και του μυελού των οστών, τα μονοπύρηνα κύτταρα του λεκιθικού ασκού διαφοροποιήθηκαν σε προ-Β-κύτταρα και ώριμα IglVT-Β-λεμφοκύτταρα.

Τα αποτελέσματα αυτών των μελετών υποδεικνύουν την πιθανότητα ανάπτυξης κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος από εξωεμβρυϊκό ιστό του λεκιθικού ασκού, και ο σχηματισμός πρωτογενών Τ- και Β-κυττάρων εξαρτάται από παράγοντες του στρωματικού μικροπεριβάλλοντος των εμβρυϊκών αιμοποιητικών οργάνων.

Άλλοι συγγραφείς έχουν επίσης δείξει ότι ο λεκιθικός ασκός περιέχει κύτταρα με δυνατότητα λεμφοειδούς διαφοροποίησης και τα προκύπτοντα λεμφοκύτταρα δεν διαφέρουν σε αντιγονικά χαρακτηριστικά από εκείνα των σεξουαλικά ώριμων ζώων. Έχει διαπιστωθεί ότι τα κύτταρα του λεκιθικού ασκού ενός εμβρύου 8-9 ημερών είναι ικανά να αποκαταστήσουν τη λεμφοποίηση στον αθυμοκυτταρικό θύμο με την εμφάνιση ώριμων CD3+CD4+- και CD3+CD8+- λεμφοκυττάρων που διαθέτουν ένα σχηματισμένο ρεπερτόριο υποδοχέων Τ-κυττάρων. Έτσι, ο θύμος αδένας μπορεί να κατοικείται από κύτταρα εξωεμβρυϊκής προέλευσης, αλλά είναι αδύνατο να αποκλειστεί η πιθανή μετανάστευση πρώιμων προδρομικών κυττάρων Τ-λεμφοκυττάρων από ενδοεμβρυϊκές πηγές λεμφοποίησης στον θύμο αδένα.

Ταυτόχρονα, η μεταμόσχευση αιμοποιητικών κυττάρων του λεκιθικού ασκού σε ενήλικες ακτινοβολημένους λήπτες δεν οδηγεί πάντα σε μακροπρόθεσμη αναπλήρωση του πληθυσμού των εξαντλημένων ζωνών εντοπισμού του αιμοποιητικού ιστού, και τα κύτταρα του λεκιθικού ασκού in vitro σχηματίζουν σημαντικά λιγότερες αποικίες σπλήνα από τα κύτταρα της περιοχής AGM. Σε ορισμένες περιπτώσεις, χρησιμοποιώντας κύτταρα λεκιθικού ασκού ενός εμβρύου 9 ημερών, είναι ακόμα δυνατό να επιτευχθεί μακροπρόθεσμη (έως 6 μήνες) αναπλήρωση του αιμοποιητικού ιστού σε ακτινοβολημένους λήπτες. Οι συγγραφείς πιστεύουν ότι τα κύτταρα του λεκιθικού ασκού με φαινότυπο CD34+c-kit+ όχι μόνο δεν διαφέρουν από εκείνα της περιοχής AGM στην ικανότητά τους να αναπληρώνουν τα εξαντλημένα αιμοποιητικά όργανα, αλλά και αποκαθιστούν την αιμοποίηση πιο αποτελεσματικά, καθώς ο λεκιθικός ασκός περιέχει σχεδόν 37 φορές περισσότερα από αυτά.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι τα πειράματα χρησιμοποίησαν αιμοποιητικά κύτταρα λεκιθικού ασκού με αντιγόνα-δείκτες αιμοποιητικών βλαστικών κυττάρων (c-kit+ και/ή CD34+ και CD38+), τα οποία εγχύθηκαν απευθείας στο ήπαρ ή στην κοιλιακή φλέβα των απογόνων θηλυκών ποντικών που έλαβαν ένεση βουσουλφάνης την 18η ημέρα της κύησης. Σε αυτά τα νεογέννητα ζώα, η δική τους μυελοποίηση καταστάλθηκε απότομα λόγω της εξάλειψης των αιμοποιητικών βλαστικών κυττάρων που προκλήθηκε από τη βουσουλφάνη. Μετά τη μεταμόσχευση αιμοποιητικών βλαστικών κυττάρων λεκιθικού ασκού, σχηματισμένα στοιχεία που περιείχαν τον δείκτη δότη - γλυκεροφωσφορική αφυδρογονάση - ανιχνεύθηκαν στο περιφερικό αίμα των ληπτών για 11 μήνες. Διαπιστώθηκε ότι τα αιμοποιητικά βλαστοκύτταρα λεκιθικού ασκού αποκαθιστούν την περιεκτικότητα των λεμφοειδών, μυελοειδών και ερυθροειδών κυττάρων στο αίμα, τον θύμο αδένα, τον σπλήνα και τον μυελό των οστών, και το επίπεδο χιμαιρισμού ήταν υψηλότερο στην περίπτωση της ενδοηπατικής χορήγησης κυττάρων λεκιθικού ασκού σε σχέση με την ενδοφλέβια χορήγηση. Οι συγγραφείς πιστεύουν ότι τα αιμοποιητικά βλαστοκύτταρα (HSCs) του λεκιθικού ασκού εμβρύων πρώιμου σταδίου (έως 10 ημέρες) απαιτούν προκαταρκτική αλληλεπίδραση με το αιμοποιητικό μικροπεριβάλλον του ήπατος για να εποικήσουν με επιτυχία τα αιμοποιητικά όργανα των ενήλικων ληπτών. Είναι πιθανό να υπάρχει ένα μοναδικό στάδιο ανάπτυξης στην εμβρυογένεση, όταν τα κύτταρα του λεκιθικού ασκού, αρχικά μεταναστεύοντας στο ήπαρ, αποκτούν στη συνέχεια την ικανότητα να εποικούν το στρώμα των αιμοποιητικών οργάνων των ώριμων ληπτών.

Από αυτή την άποψη, πρέπει να σημειωθεί ότι ο χιμαιρισμός των κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος παρατηρείται αρκετά συχνά μετά από μεταμόσχευση κυττάρων μυελού των οστών σε ακτινοβολημένους ώριμους λήπτες - στο αίμα των τελευταίων, τα κύτταρα του φαινοτύπου του δότη βρίσκονται σε αρκετά μεγάλες ποσότητες μεταξύ των Β-, Τ-λεμφοκυττάρων και των κοκκιοκυττάρων του λήπτη, κάτι που συνεχίζεται για τουλάχιστον 6 μήνες.

Τα αιμοποιητικά κύτταρα στα θηλαστικά ανιχνεύονται για πρώτη φορά με μορφολογικές μεθόδους την 7η ημέρα της εμβρυϊκής ανάπτυξης και αντιπροσωπεύονται από αιμοποιητικά νησιά μέσα στα αγγεία του λεκιθικού ασκού. Ωστόσο, η φυσική αιμοποιητική διαφοροποίηση στον λεκιθικό ασκό περιορίζεται στα πρωτογενή ερυθροκύτταρα που διατηρούν πυρήνες και συνθέτουν εμβρυϊκή αιμοσφαιρίνη. Παρ 'όλα αυτά, παραδοσιακά πιστευόταν ότι ο λεκιθικός σάκος χρησιμεύει ως η μόνη πηγή αιμοποιητικών κυττάρων (HSCs) που μεταναστεύουν στα αιμοποιητικά όργανα του αναπτυσσόμενου εμβρύου και παρέχουν οριστική αιμοποίηση σε ενήλικα ζώα, καθώς η εμφάνιση των HSCs στο σώμα του εμβρύου συμπίπτει με το κλείσιμο των αγγειακών συστημάτων του λεκιθικού ασκού και του εμβρύου. Αυτή η άποψη υποστηρίζεται από δεδομένα ότι τα κύτταρα του λεκιθικού ασκού, όταν κλωνοποιούνται in vitro, δημιουργούν κοκκιοκύτταρα και μακροφάγα, και in vivo - σε αποικίες σπλήνα. Στη συνέχεια, κατά τη διάρκεια πειραμάτων μεταμόσχευσης, διαπιστώθηκε ότι τα αιμοποιητικά κύτταρα του λεκιθικού ασκού, τα οποία στον ίδιο τον λεκιθικό ασκό είναι ικανά να διαφοροποιούνται μόνο σε πρωτογενή ερυθροκύτταρα, στο μικροπεριβάλλον του ήπατος νεογέννητων και ενήλικων ποντικών SCID, ο εξαντλημένος θύμος αδένας ή ο στρωματικός τροφοδότης αποκτούν την ικανότητα να αναπληρώνουν τα αιμοποιητικά όργανα με την αποκατάσταση όλων των αιμοποιητικών γραμμών ακόμη και σε ενήλικα ζώα-δέκτες. Κατ' αρχήν, αυτό μας επιτρέπει να τα ταξινομήσουμε ως πραγματικά HSCs - ως κύτταρα που λειτουργούν στην μεταγεννητική περίοδο. Υποτίθεται ότι ο λεκιθικός ασκός, μαζί με την περιοχή AGM, χρησιμεύει ως πηγή HSCs για οριστική αιμοποίηση στα θηλαστικά, αλλά η συμβολή τους στην ανάπτυξη του αιμοποιητικού συστήματος είναι ακόμη ασαφής. Η βιολογική σημασία της ύπαρξης δύο αιμοποιητικών οργάνων με παρόμοιες λειτουργίες στην πρώιμη εμβρυογένεση των θηλαστικών είναι επίσης ασαφής.

Η αναζήτηση απαντήσεων σε αυτά τα ερωτήματα συνεχίζεται. In vivo, κατέστη δυνατό να αποδειχθεί η παρουσία στον λεκιθικό ασκό εμβρύων 8-8,5 ημερών κυττάρων που αποκαθιστούν τη λεμφοποίηση σε ποντίκια SCID που είχαν υποθανατηφόρα ακτινοβοληθεί με SCID και με έντονη ανεπάρκεια Τ- και Β-λεμφοκυττάρων. Αιμοποιητικά κύτταρα του λεκιθικού ασκού εγχύθηκαν τόσο ενδοπεριτοναϊκά όσο και απευθείας στον σπλήνα και τον ηπατικό ιστό. Μετά από 16 εβδομάδες, ανιχνεύθηκαν στους λήπτες TCR/CD34 CD4+ και CD8+ Τ-λεμφοκύτταρα και Β-λεμφοκύτταρα B-220+IgM+ επισημασμένα με γονίδια MHC του δότη. Ταυτόχρονα, οι συγγραφείς δεν βρήκαν βλαστοκύτταρα ικανά για τέτοια αποκατάσταση του ανοσοποιητικού συστήματος στο σώμα εμβρύων 8-8,5 ημερών.

Τα αιμοποιητικά κύτταρα του λεκιθικού ασκού έχουν υψηλό πολλαπλασιαστικό δυναμικό και είναι ικανά για παρατεταμένη αυτοαναπαραγωγή in vitro. Μερικοί συγγραφείς προσδιορίζουν αυτά τα κύτταρα ως αιμοποιητικά βλαστοκύτταρα (HSCs) με βάση την παρατεταμένη (σχεδόν 7 μήνες) παραγωγή ερυθροειδών προγονικών κυττάρων, τα οποία διαφέρουν από τα προγονικά κύτταρα του μυελού των οστών της ερυθροειδούς σειράς κατά μεγαλύτερη περίοδο αναπαραγωγικής διαδικασίας, μεγαλύτερα μεγέθη αποικιών, αυξημένη ευαισθησία σε αυξητικούς παράγοντες και μεγαλύτερο πολλαπλασιασμό. Επιπλέον, υπό κατάλληλες συνθήκες καλλιέργειας κυττάρων λεκιθικού ασκού in vitro, σχηματίζονται επίσης λεμφοειδή προγονικά κύτταρα.

Τα δεδομένα που παρουσιάζονται μας επιτρέπουν γενικά να θεωρήσουμε τον λεκιθικό ασκό ως πηγή αιμοποιητικών κυττάρων (HSCs), λιγότερο δεσμευμένων και επομένως με μεγαλύτερο πολλαπλασιαστικό δυναμικό από τα βλαστοκύτταρα του μυελού των οστών. Ωστόσο, παρά το γεγονός ότι ο λεκιθικός ασκός περιέχει πολυδύναμα αιμοποιητικά προγονικά κύτταρα που διατηρούν διάφορες γραμμές αιμοποιητικής διαφοροποίησης in vitro για μεγάλο χρονικό διάστημα, το μόνο κριτήριο για την πληρότητα των HSCs είναι η ικανότητά τους να αναπληρώνουν μακροπρόθεσμα τα αιμοποιητικά όργανα του λήπτη, των οποίων τα αιμοποιητικά κύτταρα είναι κατεστραμμένα ή γενετικά ελαττωματικά. Έτσι, το βασικό ερώτημα είναι εάν τα πολυδύναμα αιμοποιητικά κύτταρα του λεκιθικού ασκού μπορούν να μεταναστεύσουν και να κατοικήσουν στα αιμοποιητικά όργανα και εάν είναι σκόπιμο να αναθεωρηθούν οι γνωστές εργασίες που καταδεικνύουν την ικανότητά τους να αναπληρώνουν τα αιμοποιητικά όργανα ώριμων ζώων με το σχηματισμό των κύριων αιμοποιητικών γραμμών. Ενδοεμβρυϊκές πηγές οριστικών GSC εντοπίστηκαν σε έμβρυα πτηνών τη δεκαετία του 1970, γεγονός που ήδη τότε έθεσε υπό αμφισβήτηση τις καθιερωμένες αντιλήψεις σχετικά με την εξωεμβρυϊκή προέλευση των GSC, συμπεριλαμβανομένων εκπροσώπων άλλων κατηγοριών σπονδυλωτών. Τα τελευταία χρόνια, έχουν εμφανιστεί δημοσιεύσεις σχετικά με την παρουσία παρόμοιων ενδοεμβρυϊκών περιοχών που περιέχουν GSC σε θηλαστικά και ανθρώπους.

Θα πρέπει να σημειωθεί για άλλη μια φορά ότι η βασική γνώση σε αυτόν τον τομέα είναι εξαιρετικά σημαντική για την πρακτική μεταμόσχευση κυττάρων, καθώς θα βοηθήσει όχι μόνο στον προσδιορισμό της προτιμώμενης πηγής των HSCs, αλλά και στη διαπίστωση των χαρακτηριστικών της αλληλεπίδρασης των πρωτογενών αιμοποιητικών κυττάρων με έναν γενετικά ξένο οργανισμό. Είναι γνωστό ότι η εισαγωγή αιμοποιητικών βλαστικών κυττάρων ανθρώπινου εμβρυϊκού ήπατος σε έμβρυο προβάτου στο στάδιο της οργανογένεσης οδηγεί στη γέννηση χιμαιρικών ζώων, στο αίμα και στον μυελό των οστών, εκ των οποίων το 3 έως 5% των ανθρώπινων αιμοποιητικών κυττάρων προσδιορίζεται σταθερά. Ταυτόχρονα, τα ανθρώπινα HSCs δεν αλλάζουν τον καρυότυπο τους, διατηρώντας υψηλό ρυθμό πολλαπλασιασμού και την ικανότητα διαφοροποίησης. Επιπλέον, τα μεταμοσχευμένα ξενογενή HSCs δεν έρχονται σε σύγκρουση με το ανοσοποιητικό σύστημα και τα φαγοκύτταρα του οργανισμού ξενιστή και δεν μετασχηματίζονται σε καρκινικά κύτταρα, γεγονός που αποτέλεσε τη βάση για την εντατική ανάπτυξη μεθόδων ενδομήτριας διόρθωσης της κληρονομικής γενετικής παθολογίας χρησιμοποιώντας HSCs ή ESCs μεταμοσχευμένα με ανεπαρκή γονίδια.

Αλλά σε ποιο στάδιο της εμβρυογένεσης είναι πιο κατάλληλο να πραγματοποιηθεί μια τέτοια διόρθωση; Για πρώτη φορά, τα κύτταρα που έχουν προσδιοριστεί για αιματοποίηση εμφανίζονται στα θηλαστικά αμέσως μετά την εμφύτευση (6η ημέρα κύησης), όταν εξακολουθούν να απουσιάζουν μορφολογικά σημάδια αιματοποιητικής διαφοροποίησης και πιθανών αιματοποιητικών οργάνων. Σε αυτό το στάδιο, τα διασκορπισμένα κύτταρα του εμβρύου ποντικού είναι ικανά να αναπληρώσουν τα αιματοποιητικά όργανα των ακτινοβολημένων ληπτών με το σχηματισμό ερυθροκυττάρων και λεμφοκυττάρων που διαφέρουν από τα κύτταρα ξενιστές ως προς τον τύπο της αιμοσφαιρίνης ή της γλυκεροφωσφορικής ισομεράσης, αντίστοιχα, καθώς και έναν επιπλέον χρωμοσωμικό δείκτη (Tb) των κυττάρων δότη. Στα θηλαστικά, όπως και στα πτηνά, ταυτόχρονα με τον λεκιθικό σάκο, πριν από το κλείσιμο της κοινής αγγειακής κλίνης, τα αιματοποιητικά κύτταρα εμφανίζονται απευθείας στο σώμα του εμβρύου στον παραορτικό σπλαχνοπλευρίτη. Αιμοποιητικά κύτταρα του φαινοτύπου AA4.1+ απομονώθηκαν από την περιοχή AGM και χαρακτηρίστηκαν ως πολυδύναμα αιμοποιητικά κύτταρα που σχηματίζουν Τ- και Β-λεμφοκύτταρα, κοκκιοκύτταρα, μεγακαρυοκύτταρα και μακροφάγα. Φαινοτυπικά, αυτά τα πολυδύναμα προγονικά κύτταρα είναι πολύ κοντά στα αιμοποιητικά βλαστοκύτταρα (HSCs) του μυελού των οστών ενήλικων ζώων (CD34+c-kit+). Ο αριθμός των πολυδύναμων κυττάρων AA4.1+ μεταξύ όλων των κυττάρων της περιοχής AGM είναι μικρός - δεν αποτελούν περισσότερο από το 1/12 του μέρους της.

Στο ανθρώπινο έμβρυο, έχει επίσης εντοπιστεί μια ενδοεμβρυϊκή περιοχή που περιέχει HSCs ομόλογα με την περιοχή AGM των ζώων. Επιπλέον, στους ανθρώπους, περισσότερο από το 80% των πολυδύναμων κυττάρων με υψηλό πολλαπλασιαστικό δυναμικό περιέχονται στο σώμα του εμβρύου, αν και τέτοια κύτταρα υπάρχουν και στον λεκιθικό ασκό. Μια λεπτομερής ανάλυση της εντόπισής τους έδειξε ότι εκατοντάδες τέτοια κύτταρα συλλέγονται σε συμπαγείς ομάδες που βρίσκονται σε κοντινή απόσταση από το ενδοθήλιο του κοιλιακού τοιχώματος της ραχιαίας αορτής. Φαινοτυπικά, είναι κύτταρα CD34CD45+Lin. Αντίθετα, στον λεκιθικό ασκό, καθώς και σε άλλα αιμοποιητικά όργανα του εμβρύου (ήπαρ, μυελός των οστών), τέτοια κύτταρα είναι μεμονωμένα.

Συνεπώς, στο ανθρώπινο έμβρυο, η περιοχή AGM περιέχει συστάδες αιμοποιητικών κυττάρων που συνδέονται στενά με το κοιλιακό ενδοθήλιο της ραχιαίας αορτής. Αυτή η επαφή ανιχνεύεται επίσης σε ανοσοχημικό επίπεδο - τόσο τα κύτταρα των αιμοποιητικών συστάδων όσο και τα ενδοθηλιακά κύτταρα εκφράζουν τον αγγειακό ενδοθηλιακό αυξητικό παράγοντα, τον συνδέτη Flt-3, τους υποδοχείς τους FLK-1 και STK-1, καθώς και τον μεταγραφικό παράγοντα των λευχαιμικών βλαστικών κυττάρων. Στην περιοχή AGM, τα μεσεγχυματικά παράγωγα αντιπροσωπεύονται από μια πυκνή αλυσίδα στρογγυλεμένων κυττάρων που βρίσκονται κατά μήκος ολόκληρης της ραχιαίας αορτής και εκφράζουν τενασκίνη C - μια γλυκοπρωτεΐνη της βασικής ουσίας που εμπλέκεται ενεργά στις διαδικασίες της διακυτταρικής αλληλεπίδρασης και μετανάστευσης.

Τα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα της περιοχής AGM μετά από μεταμόσχευση αποκαθιστούν γρήγορα την αιματοποίηση σε ώριμα ακτινοβολημένα ποντίκια και παρέχουν αποτελεσματική αιματοποίηση για μεγάλο χρονικό διάστημα (έως και 8 μήνες). Οι συγγραφείς δεν βρήκαν κύτταρα με τέτοιες ιδιότητες στον λεκιθικό σάκο. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης επιβεβαιώνονται από τα δεδομένα μιας άλλης εργασίας, η οποία έδειξε ότι σε έμβρυα πρώιμων σταδίων ανάπτυξης (10,5 ημέρες), η περιοχή AGM είναι η μόνη πηγή κυττάρων που αντιστοιχούν στον ορισμό του HSC, αποκαθιστώντας τη μυελοειδή και λεμφοειδή αιματοποίηση σε ώριμους ακτινοβολημένους λήπτες.

Η στρωματική σειρά AGM-S3 απομονώθηκε από την περιοχή AGM, τα κύτταρα της οποίας υποστηρίζουν την παραγωγή δεσμευμένων προγονικών κυττάρων CFU-GM, BFU-E, CFU-E και μικτού τύπου μονάδων σχηματισμού αποικιών σε καλλιέργεια. Η περιεκτικότητα των τελευταίων κατά την καλλιέργεια σε ένα υποστρώμα τροφοδοσίας κυττάρων σειράς AGM-S3 αυξάνεται από 10 έως 80 φορές. Έτσι, το μικροπεριβάλλον της περιοχής AGM περιέχει στρωματικά βασικά κύτταρα που υποστηρίζουν αποτελεσματικά την αιματοποίηση, επομένως η ίδια η περιοχή AGM μπορεί κάλλιστα να λειτουργήσει ως εμβρυϊκό αιμοποιητικό όργανο - μια πηγή οριστικών HSCs, δηλαδή HSCs που σχηματίζουν τον αιμοποιητικό ιστό ενός ενήλικου ζώου.

Η εκτεταμένη ανοσοφαινοτυπική ανάλυση της κυτταρικής σύνθεσης της περιοχής AGM έδειξε ότι περιέχει όχι μόνο πολυδύναμα αιμοποιητικά κύτταρα, αλλά και κύτταρα που είναι δεσμευμένα για μυελοειδή και λεμφοειδή (Τ- και Β-λεμφοκύτταρα) διαφοροποίηση. Ωστόσο, η μοριακή ανάλυση μεμονωμένων κυττάρων CD34+c-kit+ από την περιοχή AGM χρησιμοποιώντας αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης αποκάλυψε ενεργοποίηση μόνο γονιδίων βήτα-σφαιρίνης και μυελοϋπεροξειδάσης, αλλά όχι λεμφοειδών γονιδίων που κωδικοποιούν τη σύνθεση των CD34, Thy-1 και 15. Η μερική ενεργοποίηση γονιδίων ειδικών για την γενεαλογία είναι χαρακτηριστική των πρώιμων οντογενετικών σταδίων της δημιουργίας αιμοποιητικών βλαστοκυττάρων (HSCs) και προγονικών κυττάρων. Λαμβάνοντας υπόψη ότι ο αριθμός των δεσμευμένων προγονικών κυττάρων στην περιοχή AGM ενός εμβρύου 10 ημερών είναι 2-3 τάξεις μεγέθους χαμηλότερος από ό,τι στο ήπαρ, μπορεί να υποστηριχθεί ότι την 10η ημέρα της εμβρυογένεσης, η αιματοποίηση στην περιοχή AGM μόλις ξεκινά, ενώ στο κύριο αιμοποιητικό όργανο του εμβρύου κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, οι αιμοποιητικές γραμμές έχουν ήδη αναπτυχθεί.

Πράγματι, σε αντίθεση με τα προηγούμενα (9-11 ημερών) αιμοποιητικά βλαστοκύτταρα του λεκιθικού ασκού και της περιοχής AGM, τα οποία ανασυστήνουν το αιμοποιητικό μικροπεριβάλλον του νεογέννητου, αλλά όχι τον ενήλικο οργανισμό, τα αιμοποιητικά προγονικά κύτταρα του εμβρυϊκού ήπατος 12-17 ημερών δεν απαιτούν πλέον ένα πρώιμο μεταγεννητικό μικροπεριβάλλον και κατοικούν στα αιμοποιητικά όργανα ενός ενήλικου ζώου όχι χειρότερα από ένα νεογέννητο. Μετά τη μεταμόσχευση εμβρυϊκών αιμοσφαιρίων ήπατος, η αιματοποίηση σε ακτινοβολημένα ενήλικα ποντίκια-δέκτες είχε πολυκλωνικό χαρακτήρα. Επιπλέον, χρησιμοποιώντας επισημασμένες αποικίες, αποδείχθηκε ότι η λειτουργία των μοσχευμένων κλώνων υπόκειται πλήρως στην κλωνική διαδοχή που αποκαλύπτεται στον ενήλικο μυελό των οστών. Συνεπώς, τα εμβρυϊκά αιμοσφαίρια ήπατος, επισημασμένα υπό τις πιο ήπιες συνθήκες, χωρίς προδιέγερση με εξωγενείς κυτοκίνες, διαθέτουν ήδη τα κύρια χαρακτηριστικά των ενήλικων αιμοσφαιρίων: δεν απαιτούν ένα πρώιμο μεταεμβρυϊκό μικροπεριβάλλον, εισέρχονται σε κατάσταση βαθιάς νάρκης μετά τη μεταμόσχευση και κινητοποιούνται σε σχηματισμό κλώνων διαδοχικά σύμφωνα με το μοντέλο κλωνικής διαδοχής.

Προφανώς, είναι απαραίτητο να εξετάσουμε λεπτομερέστερα το φαινόμενο της κλωνικής διαδοχής. Η ερυθροποίηση πραγματοποιείται από αιμοποιητικά βλαστοκύτταρα που έχουν υψηλό πολλαπλασιαστικό δυναμικό και την ικανότητα να διαφοροποιούνται σε όλες τις σειρές δεσμευμένων προδρόμων κυττάρων αιμοσφαιρίων. Σε κανονική ένταση αιμοποίησης, τα περισσότερα αιμοποιητικά βλαστοκύτταρα βρίσκονται σε αδρανή κατάσταση και κινητοποιούνται για πολλαπλασιασμό και διαφοροποίηση, σχηματίζοντας διαδοχικά κλώνους που αντικαθιστούν ο ένας τον άλλον. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται κλωνική διαδοχή. Πειραματικά στοιχεία κλωνικής διαδοχής στο αιμοποιητικό σύστημα ελήφθησαν σε μελέτες με αιμοποιητικά βλαστοκύτταρα (HSCs) που χαρακτηρίζονται από ρετροϊική μεταφορά γονιδίων. Σε ενήλικα ζώα, η αιμοποίηση διατηρείται από πολλούς ταυτόχρονα λειτουργικούς αιμοποιητικούς κλώνους, παράγωγα των HSCs. Με βάση το φαινόμενο της κλωνικής διαδοχής, έχει αναπτυχθεί μια προσέγγιση αναπληθυσμού για την αναγνώριση των HSCs. Σύμφωνα με αυτήν την αρχή, γίνεται διάκριση μεταξύ των μακροπρόθεσμων αιμοποιητικών βλαστικών κυττάρων (LT-HSC), τα οποία είναι ικανά να αποκαταστήσουν το αιμοποιητικό σύστημα καθ' όλη τη διάρκεια της ζωής, και των βραχυπρόθεσμων HSC, τα οποία εκτελούν αυτή τη λειτουργία για περιορισμένο χρονικό διάστημα.

Αν εξετάσουμε τα αιμοποιητικά βλαστοκύτταρα από την άποψη της προσέγγισης ανασύνθεσης, τότε η ιδιαιτερότητα των αιμοποιητικών κυττάρων του εμβρυϊκού ήπατος είναι η ικανότητά τους να δημιουργούν αποικίες που είναι σημαντικά μεγαλύτερες σε μέγεθος από εκείνες στην ανάπτυξη αιμοποιητικών κυττάρων αίματος ομφάλιου λώρου ή μυελού των οστών, και αυτό ισχύει για όλους τους τύπους αποικιών. Αυτό και μόνο το γεγονός υποδηλώνει υψηλότερο πολλαπλασιαστικό δυναμικό των αιμοποιητικών κυττάρων του εμβρυϊκού ήπατος. Μια μοναδική ιδιότητα των αιμοποιητικών προγονικών κυττάρων του εμβρυϊκού ήπατος είναι ο βραχύτερος κυτταρικός κύκλος σε σύγκριση με άλλες πηγές, ο οποίος έχει μεγάλη σημασία από την άποψη της αποτελεσματικότητας της ανασύνθεσης των αιμοποιητικών οργάνων κατά τη μεταμόσχευση. Η ανάλυση της κυτταρικής σύνθεσης του αιμοποιητικού εναιωρήματος που λαμβάνεται από πηγές ενός ώριμου οργανισμού δείχνει ότι σε όλα τα στάδια της οντογένεσης, τα πυρηνικά κύτταρα αντιπροσωπεύονται κυρίως από τελικά διαφοροποιημένα κύτταρα, ο αριθμός και ο φαινότυπος των οποίων εξαρτώνται από την οντογενετική ηλικία του δότη αιμοποιητικού ιστού. Συγκεκριμένα, τα εναιωρήματα μονοπύρηνων κυττάρων μυελού των οστών και αίματος ομφάλιου λώρου αποτελούνται από περισσότερο από 50% ώριμα κύτταρα της λεμφοειδούς σειράς, ενώ ο αιμοποιητικός ιστός του εμβρυϊκού ήπατος περιέχει λιγότερο από 10% λεμφοκύτταρα. Επιπλέον, τα κύτταρα της μυελοειδούς σειράς στο εμβρυϊκό και εμβρυϊκό ήπαρ αντιπροσωπεύονται κυρίως από την ερυθροειδή σειρά, ενώ στο αίμα ομφάλιου λώρου και στον μυελό των οστών, επικρατούν στοιχεία κοκκιοκυττάρων-μακροφάγων.

Είναι επίσης σημαντικό το εμβρυϊκό ήπαρ να περιέχει ένα πλήρες σύνολο των πρώιμων αιμοποιητικών προδρόμων. Μεταξύ των τελευταίων, θα πρέπει να σημειωθούν τα ερυθροειδή, τα κοκκιοποιητικά, τα μεγακαρυοποιητικά και τα κύτταρα που σχηματίζουν αποικίες πολλαπλών γενεαλογικών σειρών. Οι πιο πρωτόγονοι πρόδρομοί τους - LTC-IC - είναι ικανοί να πολλαπλασιάζονται και να διαφοροποιούνται in vitro για 5 εβδομάδες ή περισσότερο, και επίσης να διατηρούν λειτουργική δραστηριότητα μετά την ενσωμάτωση στο σώμα του λήπτη κατά τη διάρκεια αλλογενούς και ακόμη και ξενογενούς μεταμόσχευσης σε ανοσοανεπαρκή ζώα.

Η βιολογική σκοπιμότητα της επικράτησης των ερυθροειδών κυττάρων στο εμβρυϊκό ήπαρ (έως και 90% του συνολικού αριθμού αιμοποιητικών στοιχείων) οφείλεται στην ανάγκη παροχής ερυθροκυττάρων στον ταχέως αυξανόμενο όγκο αίματος του αναπτυσσόμενου εμβρύου. Στο εμβρυϊκό ήπαρ, η ερυθροποίηση αντιπροσωπεύεται από πυρηνικούς ερυθροειδείς προδρόμους ποικίλου βαθμού ωριμότητας που περιέχουν εμβρυϊκή αιμοσφαιρίνη (a2u7), η οποία, λόγω της υψηλότερης συγγένειάς της με το οξυγόνο, εξασφαλίζει αποτελεσματική απορρόφηση της τελευταίας από το μητρικό αίμα. Η εντατικοποίηση της ερυθροποίησης στο εμβρυϊκό ήπαρ σχετίζεται με τοπική αύξηση της σύνθεσης ερυθροποιητίνης (EPO). Αξίζει να σημειωθεί ότι η παρουσία μόνο της ερυθροποιητίνης επαρκεί για την υλοποίηση του αιμοποιητικού δυναμικού των αιμοποιητικών κυττάρων στο εμβρυϊκό ήπαρ, ενώ ένας συνδυασμός κυτοκινών και αυξητικών παραγόντων που αποτελούνται από EPO, SCF, GM-CSF και IL-3 απαιτείται για τη δέσμευση των αιμοποιητικών κυττάρων του μυελού των οστών και του ομφάλιου λώρου στην ερυθροποίηση. Ταυτόχρονα, τα πρώιμα αιμοποιητικά προγονικά κύτταρα που απομονώθηκαν από το εμβρυϊκό ήπαρ, τα οποία δεν έχουν υποδοχείς για την ΕΡΟ, δεν ανταποκρίνονται στην εξωγενή ερυθροποιητίνη. Για την επαγωγή της ερυθροποίησης σε ένα εναιώρημα μονοπύρηνων κυττάρων του εμβρυϊκού ήπατος, είναι απαραίτητη η παρουσία πιο προηγμένων ευαίσθητων στην ερυθροποιητίνη κυττάρων με φαινότυπο CD34+CD38+, τα οποία εκφράζουν τον υποδοχέα ΕΡΟ.

Στη βιβλιογραφία, δεν υπάρχει ακόμη συναίνεση σχετικά με την ανάπτυξη της αιμοποίησης στην εμβρυϊκή περίοδο. Η λειτουργική σημασία της ύπαρξης εξω- και ενδοεμβρυϊκών πηγών αιμοποιητικών προγονικών κυττάρων δεν έχει τεκμηριωθεί. Ωστόσο, δεν υπάρχει αμφιβολία ότι στην ανθρώπινη εμβρυογένεση, το ήπαρ είναι το κεντρικό όργανο της αιμοποίησης και κατά την 6η έως 12η εβδομάδα της κύησης χρησιμεύει ως η κύρια πηγή αιμοποιητικών βλαστικών κυττάρων που κατοικούν στον σπλήνα, τον θύμο αδένα και τον μυελό των οστών. Τα GDRs εξασφαλίζουν την εκτέλεση των αντίστοιχων λειτουργιών στις προ- και μεταγεννητικές περιόδους ανάπτυξης.

Θα πρέπει να σημειωθεί για άλλη μια φορά ότι το εμβρυϊκό ήπαρ, σε σύγκριση με άλλες πηγές, χαρακτηρίζεται από την υψηλότερη περιεκτικότητα σε HSCs. Περίπου το 30% των κυττάρων CD344 του εμβρυϊκού ήπατος έχουν τον φαινότυπο CD38. Ταυτόχρονα, ο αριθμός των λεμφοειδών προγονικών κυττάρων (CD45+) στα πρώιμα στάδια της αιμοποίησης στο ήπαρ δεν υπερβαίνει το 4%. Έχει διαπιστωθεί ότι, καθώς το έμβρυο αναπτύσσεται, από την 7η έως την 17η εβδομάδα κύησης, ο αριθμός των Β-λεμφοκυττάρων αυξάνεται προοδευτικά με ένα μηνιαίο «βήμα» 1,1%, ενώ το επίπεδο των HSCs μειώνεται μόνιμα.

Η λειτουργική δραστηριότητα των αιμοποιητικών βλαστοκυττάρων εξαρτάται επίσης από την περίοδο εμβρυϊκής ανάπτυξης της πηγής τους. Η μελέτη της δραστηριότητας σχηματισμού αποικιών των ηπατικών κυττάρων ανθρώπινων εμβρύων στις 6-8 και 9-12 εβδομάδες κύησης κατά την καλλιέργεια σε ημίρρευστο μέσο παρουσία SCF, GM-CSF, IL-3, IL-6 και EPO έδειξε ότι ο συνολικός αριθμός αποικιών είναι 1,5 φορές υψηλότερος κατά την σπορά αιμοποιητικών βλαστοκυττάρων εμβρυϊκού ήπατος σε πρώιμα στάδια ανάπτυξης. Ταυτόχρονα, ο αριθμός των προγονικών κυττάρων μυελοποίησης όπως τα CFU-GEMM στο ήπαρ στις 6-8 εβδομάδες εμβρυογένεσης είναι περισσότερο από τρεις φορές υψηλότερος από τον αριθμό τους στις 9-12 εβδομάδες κύησης. Γενικά, η δραστηριότητα σχηματισμού αποικιών των αιμοποιητικών ηπατικών κυττάρων των εμβρύων στο πρώτο τρίμηνο της κύησης ήταν σημαντικά υψηλότερη από αυτή των εμβρυϊκών ηπατικών κυττάρων στο δεύτερο τρίμηνο της εγκυμοσύνης.

Τα παραπάνω δεδομένα υποδεικνύουν ότι το εμβρυϊκό ήπαρ στην αρχή της εμβρυογένεσης διακρίνεται όχι μόνο από αυξημένη περιεκτικότητα σε πρώιμα αιμοποιητικά προγονικά κύτταρα, αλλά και τα αιμοποιητικά του κύτταρα χαρακτηρίζονται από ένα ευρύτερο φάσμα διαφοροποίησης σε διάφορες κυτταρικές σειρές. Αυτά τα χαρακτηριστικά της λειτουργικής δραστηριότητας των αιμοποιητικών βλαστικών κυττάρων του εμβρυϊκού ήπατος μπορεί να έχουν κάποια κλινική σημασία, καθώς τα ποιοτικά τους χαρακτηριστικά μας επιτρέπουν να αναμένουμε ένα έντονο θεραπευτικό αποτέλεσμα κατά τη μεταμόσχευση ακόμη και ενός μικρού αριθμού κυττάρων που λαμβάνονται σε πρώιμα στάδια της κύησης.

Παρ 'όλα αυτά, το πρόβλημα της ποσότητας των αιμοποιητικών βλαστοκυττάρων που απαιτούνται για αποτελεσματική μεταμόσχευση παραμένει ανοιχτό και επίκαιρο. Καταβάλλονται προσπάθειες για την επίλυσή του χρησιμοποιώντας το υψηλό δυναμικό αυτοαναπαραγωγής των αιμοποιητικών κυττάρων του εμβρυϊκού ήπατος in vitro όταν διεγείρονται από κυτοκίνες και αυξητικούς παράγοντες. Με συνεχή έγχυση πρώιμων εμβρυϊκών αιμοποιητικών βλαστοκυττάρων ήπατος σε βιοαντιδραστήρα, μετά από 2-3 ημέρες, είναι δυνατό να ληφθεί μια ποσότητα αιμοποιητικών βλαστοκυττάρων σε απόδοση 15 φορές υψηλότερη από το αρχικό τους επίπεδο. Για λόγους σύγκρισης, πρέπει να σημειωθεί ότι απαιτούνται τουλάχιστον δύο εβδομάδες για να επιτευχθεί 20πλάσια αύξηση στην παραγωγή αιμοποιητικών βλαστοκυττάρων ανθρώπινου ομφαλοπλακουντιακού αίματος υπό τις ίδιες συνθήκες.

Έτσι, το εμβρυϊκό ήπαρ διαφέρει από άλλες πηγές αιμοποιητικών βλαστικών κυττάρων κατά την υψηλότερη περιεκτικότητα τόσο σε δεσμευμένα όσο και σε πρώιμα αιμοποιητικά προγονικά κύτταρα. Σε καλλιέργεια με αυξητικούς παράγοντες, τα εμβρυϊκά ηπατικά κύτταρα με φαινότυπο CD34+CD45Ra1 CD71l0W σχηματίζουν 30 φορές περισσότερες αποικίες από παρόμοια κύτταρα ομφαλοπλακουντιακού αίματος και 90 φορές περισσότερες από τα αιμοποιητικά βλαστοκύτταρα μυελού των οστών. Οι πιο έντονες διαφορές στις συγκεκριμένες πηγές εντοπίζονται στην περιεκτικότητα των πρώιμων αιμοποιητικών προγονικών κυττάρων που σχηματίζουν μικτές αποικίες - η ποσότητα CFU-GEMM στο εμβρυϊκό ήπαρ υπερβαίνει αυτήν στο ομφαλοπλακουντιακό αίμα και τον μυελό των οστών κατά 60 και 250 φορές, αντίστοιχα.

Είναι επίσης σημαντικό ότι έως την 18η εβδομάδα εμβρυϊκής ανάπτυξης (η περίοδος έναρξης της αιμοποίησης στον μυελό των οστών), περισσότερο από το 60% των ηπατικών κυττάρων εμπλέκονται στην εφαρμογή της αιμοποιητικής λειτουργίας. Δεδομένου ότι το ανθρώπινο έμβρυο δεν έχει θύμο αδένα και, κατά συνέπεια, θυμοκύτταρα μέχρι την 13η εβδομάδα ανάπτυξης, η μεταμόσχευση αιμοποιητικών κυττάρων από εμβρυϊκό ήπαρ 6-12 εβδομάδων κύησης μειώνει σημαντικά τον κίνδυνο ανάπτυξης αντίδρασης "μοσχεύματος έναντι ξενιστή" και δεν απαιτεί την επιλογή ενός ιστοσυμβατού δότη, καθώς καθιστά σχετικά εύκολη την επίτευξη αιματοποιητικού χιμαιρισμού.