Пахаренко М. В. Гетерогенність гемопоетичних клітин-попередників у культурі клітин in vitro та in vivo у нормі та при мієлодиспластичному синдромі. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії в галузі знань 09 «Біологія» за спеціальністю 091 «Біологія». Національний університет «Києво-Могилянська Академія», Київ, 2023.
Експериментальні дані останніх років свідчать про те, що злоякісні стовбурові клітини можуть існувати як самостійні популяції відносно клітин, які знаходяться у стані спокою, і зовсім не реагують на звичайні клітинно-токсичні агенти. Відомо, що більшість стовбурових клітин у дорослому організмі перебувають у стані G0, що дозволяє клітинам довготривало перебувати у гемопоетичних нішах та у разі потреби переходити до проліферації. Завдяки знаходженню поза клітинним циклом стовбурові клітини більш стійкі до ушкоджень ДНК. Ця особливість «сплячих» стовбурових клітин дає змогу зберегти «золотий запас» від всіляких стресових подій і тим самим сприяти лікуванню. Разом з тим існує популяція гемопоетичних клітин-попередників, на рівні яких відбувається реалізація процесів проліферації і диференціювання, оскільки вони є чутливими до дії цитокінів, які викидаються у випадку нестачі клітин крові на периферії. Роль гемопоетичних клітин-попередників недооцінена, і вона виявилася вагомішою, ніж вважалося раніше. Незважаючи на те, що завдяки використанню мишиних моделей з’являється все більше доказів про існування стовбурових клітин, що ініціюють лейкемію, менш відомо про зміни на рівні компартменту стовбурових клітин у пацієнтів з мієлодиспластичним синдромом (МДС). Хоча припускається, що МДС є «захворюванням стовбурових клітин», вагомі докази цього твердження досі відсутні, крім того, лишається невідомим рівень пошкодження гемопоетичних клітин-попередників у пацієнтів із МДС, що складають цілу групу попередників, які відрізняються за відстанню їх від стовбурової клітини. Крім того, незважаючи на описані хромосомні аномалії, мутації і епігенетичні зміни при МДС, що спостерігаються в попередниках, етапи розвитку, на яких відбуваються патогенні події, ще не визначені. Для вирішення цих питань необхідні нові методичні підходи для виявлення різних типів клітин-попередників завдяки фенотипуванню і/чи культивуванню ранніх гемопоетичних клітин.
Доцільність визначення морфологічних і функціональних показників гемопоетичних клітин-попередників з кісткового мозку мишей, щурів і людини обумовлена необхідністю поглиблення знань про особливості їх функціонування, вирішення питання про гетерогенність клітин-попередників у різних ссавців і людини, як загальне виявлення біологічної природи і потенцій у культурі клітин in vitro і in vivo в нормі і порушеннях гемопоезу. Тож метою дисертаційної роботи було визначення гетерогенності гемопоетичних клітин-попередників в культурі in vitro і in vivo для з’ясування іхньої ролі у формуванні патологічного процесу при МДС-IB.
Щоб відповісти на ці питання, ми провели дослідження популяції прогеніторних клітин у пацієнтів з підтипом МДС-ІB. Ми вивчали культури гемопоетичних стовбурових клітин в умовах in vitro і in vivo. Вперше було виявлено гетерогенну групу типів колоній (КУО-ГЕММ, КУО-Г, КУО-ГМ і КУО-ММ), ранні представники яких (КУО-ГЕММ і КУО-Г) були притаманні саме МДС-ІВ, а пізні (КУО-ГМ і КУО-ММ) – нормальному гемопоезу. Було встановлено оптимальні терміни культивування гемопоетичних клітин-попередників для людини (12-14 діб), миші (10 діб) та щура (8 діб). Було проаналізовано відповідь прогеніторних клітин на дію підвищених доз цитокінів (G-CSF, GM-CSF, IL-3) а також їх комбінації у культурі, та виявлено, що найкращий ефект викликає саме комбінація вказаних факторів, значно підвищуючи ефективність колонієутворення. Дослідженням культуральних особливостей клітин-попередників при МДС-ІВ було продемонстровано знижену у порівнянні з нормою здатність до колонієутворення останніх, де кількість клітин у клоні не перевищувала 50, а у нормі – 500. Крім того, якісний склад колоній характеризувався наявністю хаотично розміщених примхливих форм клітин.
Вперше було продемонстровано, що наявність стромальної підложки зі здорових кістковомозкових клітин не впливає на дефектність гемопоетичних клітин-попередників при МДС-ІВ.
Ключові слова: гетерогенність, мієлодиспластичний синдром, метод культивування in vitro та in vivo, кінетика розвитку патологічного процесу у культурі, клітинні механізми, морфологія клітин, фактори росту, міграція клітин-попередників, клітини системи крові, гемопоез, проліферація, стовбурові клітини, кістковий мозок, мезенхіма, цитокіни.
