Класс стволовых клеток
Изучение процесса кроветворения проходило постепенно, от дифференцированных элементов к их прародителям — предшественникам. Для морфологически различимых клеток последовательность клеточных дифференцировок, приводящую к рождению зрелых элементов крови, можно проследить на регенерирующем кроветворении после его опустошения (цитостатическое воздействие, иммунный агранулоцитоз и т. п.). Однако расшифровать более ранние стадии созревания клеток крови морфологически нельзя. До работ Till и McCulloch предполагалось, что клетки крови происходят из единого зачатка — гемоцитобласта, который в свою очередь рождается из недифференцированной тканевой клетки, несущей одновременно л" лугулууу 1^их|^йю хетяигиугибласта.
В 1961 г. Till, McCulloch разработали метод селезеночных колоний, основанный на том, что после введения смертельно облученным мышам донорского костного мозга в их селезенке развиваются макроскопически видимые очгги кроветворных клеток. С помощью хромосомных маркеров (хромосом, стабильно измененных после облучения) было показано, что каждая такая колония представляет собой клон — потомство одной клетки—колониеобразующей единицы в селезенке— КОЕс [Becker et al., 1963, и др.]. При образовании колонии КОЕс продуцирует несколько миллионов дифференцированных клетокпотомков.
Используя метод селезеночных колоний в сочетании с техникой радиационных маркеров, удалось показать, что лимфоциты несут те же маркеры, что и кроветворные клетки селезеночных колоний [Wu et al., 1968; Nowell et al., 1970; Abramson et al., 1977].
Таким образом, было подтверждено существование полипотентной клетки, общей для всех ростков кроветворения, в том числе и для лимфоцитов, которая получила назвнние стволовой.
На рис. 14 представлена схема суммарного эксперимента, демонстрирующая происхождение всех клеток крови из одной клетки. При трансплантации костного мозга от здоровой к смертельно облученной мыши (см. рис.) такая клетка может дать все элементы крови. От этой мыширеципиента кроветворные клетки вновь можно трансплантировать другим смертельно облученным мышам.
Однако из описанных экспериментов не вытекала идентичность трансплантируемой КОЕс и КОЕс из колонии селезенки, появившихся у мыширцципиента. Исследования последних лет [Чертков И. Л., Фриденштейн А. Я., 1976; Mauch et al., 1982; Botnick et al., 1982] показали, что КОЕс теряют пролиферативный потенциал по мере серийных трансплантаций и через 2—3 пассажа в составе колоний уже не обнаруживаются полипотентные КОЕс.
В многих системах удается установить потерю пролиферативного потенциала КОЕс, утрату их способности к продуцированию дочерних КОЕс, к восстановлению кроветворения облученных животных. Более того, не только при трансплантации, но и в нормальном организме КОЕс отличаются по пролиферативному потенциалу, в частности, КОЕс из периферической крови продуцирует значительно меньше дочерних КОЕс, чем КОЕс из костного мозга. При конкурентной репопуляции, т. е. при введении облученным животным одинакового числа КОЕс из костного мозга и периферической крови, очень быстро костномозговые предшественники вытесняют циркулирующие, т. е. происходящие из периферической крови.
Из этих данных видно, что КОЕс представляют собой гетерогенную клеточную популяци,, в которую входят разные по пролиферативному потенциалу клетки-предшественницы.
Данные о существовании пеедшественников с очень высоким пролиферативным потенциалом, как и данные о постепннном его снижении у клеток стволового класса, требуют пересмотра некоторых ранее существовавших представлений об этих клетках. Вопервых, нескольких десятков тысяч пролиферативно высокоактивных клеток достаточно, чтобы сохранять кроветворение, даже если эти клетки не самоподдерживаются. Вовторых, такое число стволовых клеток может быть заложено в эмбриогенезе. Дифференцировка этих клеток до определенного этапа проявляется лишь s снижении пролиферативного потенциала и только на более поздних стадиях происходит коммитирование, т. е. направленная дифференцировка в сторону того или иного ростка гемопоэза. Возможно, коммитация в разные направления гемопоэза происходит неоодновременно, а постепенно: сначала в одном, затем в следующем и далее до тех пор, пока не сохранится только одно.
В связи с этим возникают сомнения в существовании самоподдерживающихся клеток в системе кроветворения. От первичного термина стволовая клетка вряд ли стоит отказываться, но сейчас в него следует вкладывать только один смысл: способность к клеточным дифференцировкам по всем направлениям кроветворения.
Биологический смысл существования конечных, а не самоподдерживающихся клонов родоначальных клеток крови — той самой системы, где непрерывно воспроизводится огромное количество элементов, достаточн важен. Эта система обеспечивает широкое, вмешательство регулирующих механизмов на уровне предшественников, которые еще не выбрали направления дифференцировки: большая заготовка таких предшественников, произведенных, вероятно, в основной части на всякий случай, позволяет быстро переключать кроветворение преимущественно на одно из направлений, нужных в данный момент.