Прогениторные клетки костного мозга участвуют в

Íîâîñòè êëåòî÷íûõ òåõíîëîãèé
17
Ïðîãåíèòîðíûå êëåòêè êîñòíîãî ìîçãà ó÷àñòâóþò
â ìåòàñòàçèðîâàíèè çëîêà÷åñòâåííûõ îïóõîëåé
 ïîñëåäíåå âðåìÿ áûëî ïîêàçàíî, ÷òî «âçðîñëûå» ñòâîëîâûå è çëîêà÷åñòâåííûå êëåòêè õàðàêòåðèçóþòñÿ ðÿäîì
îáùèõ ïðèçíàêîâ. Èññëåäîâàòåëè óêàçûâàþò íà ýêñïðåññèþ
íåêîòîðûõ îáùèõ ìàðê¸ðîâ, â ÷àñòíîñòè, Oct-4 è CD133 [1,
2] è ìèãðàöèþ ïî îäíîé è òîé æå îñè SDF-1 - CXCR4 [3].
Êëåòêè êîñòíîãî ìîçãà ìîãóò ó÷àñòâîâàòü â ôîðìèðîâàíèè
îïóõîëåé [4, 5], óñèëèâàÿ â íèõ àíãèîãåíåç [6, 7] è, âîçìîæíî,
ñïîñîáñòâóÿ ìèãðàöèè è àäãåçèè çëîêà÷åñòâåííûõ êëåòîê [6,
8]. Îäíàêî, ìåõàíèçìû âçàèìîäåéñòâèÿ îïóõîëè è êëåòîê
êîñòíîãî ìîçãà ïðè ðàçâèòèè ïåðâè÷íîãî èëè ìåòàñòàòè÷åñêîãî ðàêà, îñòàþòñÿ íå èçó÷åííûìè.
 èññëåäîâàíèè, îïóáëèêîâàííîì â æóðíàëå Nature,
îïèñûâàåòñÿ ó÷àñòèå ãåìîïîýòè÷åñêèõ ïðîãåíèòîðíûõ êëåòîê êîñòíîãî ìîçãà â îáðàçîâàíèè ìåòàñòàòè÷åñêîé íèøè
è ïðîãðåññèè îïóõîëè. Àâòîðû ïðåäïîëîæèëè, ÷òî ìåòàñòàçèðîâàíèþ çëîêà÷åñòâåííûõ êëåòîê ïðåäøåñòâóåò è ñïîñîáñòâóåò ìèãðàöèÿ ïðîãåíèòîðíûõ êëåòîê êîñòíîãî ìîçãà.
Äëÿ ïðîâåðêè ãèïîòåçû îáðàçîâàíèÿ ïðåìåòàñòàòè÷åñêîé íèøè ïðîãåíèòîðíûìè êëåòêàìè àâòîðû âûïîëíÿëè
òðàíñïëàíòàöèè êîñòíîãî ìîçãà, íåñóùåãî ãåíåòè÷åñêóþ
ìåòêó (beta-gal èëè GFP), ëåòàëüíî îáëó÷¸ííûì ìûøàì.
×åðåç 4 íåäåëè, ïîñëå âîññòàíîâëåíèÿ êîñòíîãî ìîçãà,
âûïîëíÿëè âíóòðèêîæíóþ èìïëàíòàöèþ çëîêà÷åñòâåííûõ
ëèíèé - ëåãî÷íîé êàðöèíîìû Ëüþèñà (LLC), õàðàêòèðèçóþùåéñÿ òèïè÷íûì ìåòàñòàçèðîâàíèåì â ë¸ãêèå, è ìåëàíîìû
(B16), õàðàêòåðèçóþùåéñÿ ìíîæåñòâåííûì äèññåìèíèðîâàííûì ìåòàñòàçèðîâàíèåì.
×åðåç 2 íåäåëè ïîñëå èìïëàíòàöèè îïóõîëè LLC â ë¸ãêèõ
îáíàðóæèâàëè êëàñòåðû (ñêîïëåíèÿ) ìå÷åíûõ êëåòîê êîñòíîãî ìîçãà, íî íå ìåòàñòàçû. Îäíàêî íà 18-é äåíü îáíàðóæèâàëè ìåòàñòàçû LLC â ë¸ãêèõ â òåõ æå îáëàñòÿõ, êóäà äî
ýòîãî ìèãðèðîâàëè êëåòêè êîñòíîãî ìîçãà (ÊÊÌ). Áîëåå 95%
çëîêà÷åñòâåííûõ êëåòîê ìåòàñòàçîâ â ë¸ãêèõ áûëî àññîöèèðîâàíî ñ GFP+ ÊÊÌ. Òàêèì îáðàçîì, êëåòêè, ìèãðèðîâàâøèå èç êîñòíîãî ìîçãà, îáðàçóþò ìåòàñòàòè÷åñêóþ íèøó äëÿ
çëîêà÷åñòâåííûõ êëåòîê.
Îêàçàëîñü, ÷òî ñàéò ôîðìèðîâàíèÿ ïðåìåòàñòàòè÷åñêîé
íèøè ÷¸òêî çàâèñåë îò âèäà îïóõîëè è, ïî-âèäèìîìó, îáóñëîâëåí áèîõèìè÷åñêèìè ñèãíàëàìè, «óêàçûâàþùèìè» ïóòü
ìåòàñòàçèðîâàíèÿ. Òàê, ââåäåíèå ñðåäû, êîíäèöèîíèðîâàííîé êëåòêàìè B16, ïðèâîäèëî ê ìîáèëèçàöèè ÊÊÌ â êðîâîòîê è îáðàçîâàíèþ ïðåìåòàñòàòè÷åñêèõ íèø, õàðàêòåðíûõ
äëÿ ýòîé îïóõîëè ëîêàëèçàöèé, ÷òî áûëî ïîäòâåðæäåíî
ïîñëåäóþùåé âíóòðèâåííîé òðàñíïëàíòàöèåé B16. Ñàéòû
ìèãðàöèè ÊÊÌ ÷¸òêî ñîîòâåòñòâîâàëè òèïè÷íûì (ïðèðîäíûì) ïóòÿì ìåòàñòàçèðîâàíèÿ LLC - ë¸ãêèå, ïå÷åíü è B16 ïå÷åíü, ñåëåç¸íêà, ïî÷êè, ÿè÷êè.  îñòàëüíûõ îðãàíàõ êëàñòåðû ÊÊÌ è ìåòàñòàçû îáíàðóæåíû íå áûëè.  ñèñòåìå in
vitro àâòîðû èäåíòèôèöèðîâàëè ðÿä ôàêòîðîâ (VEGF, PIGF,
CXCR4), ýêñïðåññèðóåìûõ è ñèíòåçèðóåìûõ êëåòêàìè îïóõîëè â êóëüòóðå è îáóñëîâëèâàþùèìè èõ õåìîòàêñèñ â íèøó.
Òàêèì îáðàçîì, ñïåöèôè÷åñêèå îïóõîëü-àññîöèèðîâàííûå
áèîõèìè÷åñêèå ñèãíàëû çàïóñêàþò ïðîöåññû ìèãðàöèè
êëåòîê êîñòíîãî ìîçãà, èõ àäãåçèè è ôîðìèðîâàíèÿ íèøè â
îðãàíå-ìèøåíè áóäóùåãî ìåòàñòàçà.
Èññëåäîâàòåëè ÷¸òêî èäåíòèôèöèðîâàëè ôåíîòèï ÊÊÌ,
ó÷àñòâóþùèõ â îáðàçîâàíèè ïðåìåòàñòàòè÷åñêîé íèøè. Ýòè
êëåòêè õàðàêòåðèçîâàëèñü âûñîêèì óðîâíåì ýêñïðåññèè
ðåöåïòîðà ê ôàêòîðó ðîñòà ýíäîòåëèÿ I òèïà (VEGFR-1). Èçâåñòíî, ÷òî VEGFR-1 ÿâëÿåòñÿ ìàðê¸ðîì ãåìîïîýòè÷åñêèõ
êëåòîê, â îòëè÷èå îò VEGFR-2 (flk-1), êîòîðûé ýêñïðåññèðîâàí â îñíîâíîì íà ýíäîòåëèàëüíûõ êëåòêàõ êîñòíîãî ìîçãà
[6]. Cóáïîïóëÿöèè VEGFR-1+ êëåòîê òàêæå êîýêñïðåññèðîâàëè è äðóãèå ìàðê¸ðû - ãåìîïîýòè÷åñêèå è «ñòâîëîâûå»
ìàðê¸ðû - CD133, CD34 è CD117 (ñ-kit).
Èñõîäÿ èç êëåòî÷íîãî ôåíîòèïà, àâòîðû ïîêàçàëè äèíàìèêó ìèãðàöèè êëåòîê â ïðåìåòàñòàòè÷åñêóþ íèøó:
1) VEGFR-1+/VEGFR-2-/CD31-; 2) VEGFR-2+; 3) îïóõîëåâûå êëåòêè. Âåäóùàÿ ðîëü VEGFR-1+ êëåòîê áûëà äîêàçàíà
åù¸ è òåì, ÷òî òîëüêî òðàíñïëàíòàöèÿ èõ î÷èùåííîé ñîðòèíãîì ôðàêöèè (íî íå íåôðàêöèîíèðîâàííîãî è VEGFR1íåãàòèâíîãî êîñòíîãî ìîçãà) ïðèâîäèëà ê ôîðìèðîâàíèþ
ïðåìåòàñòàòè÷åñêîé íèøè. Íàçíà÷åíèå àíòè-VEGFR-1 (íî
íå àíòè-VEGFR-2) àíòèòåë ïîñëå èìïëàíòàöèè îïóõîëè, ïîëíîñòüþ ïðåäîòâðàùàëî ðàçâèòèå ìåòàñòàçèðîâàíèÿ îáåèõ ëèíèé. Íàçíà÷åíèå àíòè-VEGFR-2 àíòèòåë íå ïðåäîòâðàùàëî, íî
óìåíüøàëî ìåòàñòàçèðîâàíèå, à ââåäåíèå êîìáèíàöèè ýòèõ
àíòèòåë òàêæå áëîêèðîâàëî íå òîëüêî ìåòàñòàçèðîâàíèå, íî
è ðàçâèòèå ñàìîé íèøè (êëàñòåðîâ) ïåðåä íà÷àëîì ìèãðàöèè
îïóõîëåâûõ êëåòîê. Òàêèì îáðàçîì, âåäóùóþ ðîëü â ïðîöåññå
ôîðìèðîâàíèÿ ïðåìåòàñòàòè÷åñêîé íèøè èãðàþò VEGFR-1+
ãåìîïîýòè÷åñêèå êëåòêè êîñòíîãî ìîçãà.
Ñõåìà ýêñïåðèìåíòà
Êëåòî÷íàÿ òðàíñïëàíòîëîãèÿ è òêàíåâàÿ èíæåíåðèÿ ¹ 1 (3), 2006
18
Íîâîñòè êëåòî÷íûõ òåõíîëîãèé
VEGFR-1+ êëåòêè áûëè òàêæå îáíàðóæåíû â ïåðâè÷íûõ
è ìåòàñòàòè÷åñêèõ îïóõîëÿõ ÷åëîâåêà è ó òðàíñãåííûõ ïî
ñ-Myc ìûøåé, ñïîíòàííî ôîðìèðóþùèõ ëèìôîìó, ïðè÷¸ì
àâòîðû óêàçûâàþò, ÷òî ñêîïëåíèå ýòèõ êëåòîê ïðåäøåñòâîâàëî ìåòàñòàçèðîâàíèþ è ïðîãðåññó îïóõîëè.  àíàëîãè÷íûõ
áèîïòàòàõ îò ëþäåé áåç çëîêà÷åñòâåííûõ íîâîîáðàçîâàíèé
VEGFR-1+ êëåòêè îáíàðóæåíû íå áûëè. Äîïîëíèòåëüíî àâòîðû îïèñûâàþò öåëûé ðÿä áåëêîâ è ôàêòîðîâ, êîòîðûå àññîöèèðîâàíû ñ ìèãðàöèåé (ýêñïðåññèÿ ôèáðîíåêòèíà è SDF-1
ñòðîìàëüíûìè êëåòêàìè íèøè), àäãåçèåé (VLA-4, MMP9,
Id3) è îáðàçîâàíèåì êëàñòåðîâVEGFR-1+ êëåòêàìè. Ðîëü
ýòèõ ôàêòîðîâ áûëà ïîäòâåðæäåíà â òîì ÷èñëå è in vitro òåñòàìè íà õåìîòàêñèñ (Transwell).
Òàêèì îáðàçîì, àâòîðû ðàáîòû ïîäðîáíî èçó÷èëè äèíàìèêó êëåòî÷íûõ ñîáûòèé, îáóñëàâëèâàþùèõ ïðîöåññ ìåòàñòàçèðîâàíèÿ çëîêà÷åñòâåííûõ êëåòîê è ïîêàçàëè, ÷òî îäíó
èç âåäóùèõ ðîëåé â ýòîì ìîãóò èãðàòü ãåìîïîýòè÷åñêèå êëåòêè
êîñòíîãî ìîçãà, îáðàçóÿ òàê íàçûâàåìóþ ïðåìåòàñòàòè÷åñêóþ íèøó.  îáùåì ýòîò ïðîöåññ ìîæíî îïèñàòü êàê öåïü
áèîõèìè÷åñêèõ ðåàêöèé, çàïóñêàåìûõ ôàêòîðàìè, ñèíòåçèðóåìûìè îïóõîëüþ (VEGFR, PIGF) è îáóñëîâëèâàùèìè ëîêàëüíóþ
ïîâûøåííóþ ýêñïðåññèþ ôàêòîðîâ õåìîòàêñèñà (ôèáðîËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ:
1. Tai M.-H., Chang C.-C., Olson L.K., Trosko J.E. Oct4 expression in adult
human stem cells: evidence in support of the stem cell theory of carcinogenesis.
Carcinogenesis doi:10.1093/carcin/bgh321.
2. Singh S.K., Hawkins C., Clarke I.D. et al. Identification of human brain tumor
initiating cells. Nature 2004; 432: 396-401.
3. Kucia M., Reca R., Miekus K. et al. Trafficking of normal stem cells and
metastasis of cancer stem cells involve similar mechanisms: pivotal role of the
SDF-1-CXCR4 axis. Stem Cells 2005; 23(7): 879-94.
4. Coussens L., Tinkle C., Hanahan D., Werb Z. MMP-9 supplied by bone marrowderived cells contributes to skin carcinogenesis. Cell 2000: 103: 481–90
5. Houghton J., Stoicov C., Nomura S. et al. Gastric ñancer originating from
íåêòèí, SDF-1) äëÿ ãåìîïîýòè÷åñêèõ êëåòîê êîñòíîãî ìîçãà
â îðãàíå-ìèøåíè. Ïåðâè÷íàÿ ìèãðàöèÿ VEGFR-1+ êëåòîê ïî
õåìîòàêñè÷åñêèì îñÿì çàêàí÷èâàåòñÿ àäãåçèåé (ïðè ó÷àñòèè
VLA-4, MMP9, Id3) è îáðàçîâàíèåì ïðåìåòàñòàòè÷åñêîé
íèøè. Çàòåì íà÷èíàåòñÿ ìèãðàöèÿ VEGFR-2+ êëåòîê, îáóñëîâëèâàþùèõ àíãèîãåíåç è çàêàí÷èâàþùèõ ôîðìèðîâàíèå
íèøè. Ôèíàëîì ïðîöåññà ñëóæèò ìèãðàöèÿ çëîêà÷åñòâåííûõ
êëåòîê è ôîðìèðîâàíèå çðåëîãî ìåòàñòàçà. Òåì íå ìåíåå,
êëåòî÷íî-ìîëåêóëÿðíûå ìåõàíèçìû ìèãðàöèè è ìåòàñòàçèðîâàíèÿ îïóõîëåâûõ êëåòîê îñòàþòñÿ äî êîíöà íå èçó÷åííûìè.  ðàáîòå íå èçó÷àëñÿ ôåíîìåí ñëèÿíèÿ îïóõîëåâûõ è
ñòâîëîâûõ êëåòîê êîñòíîãî ìîçãà, êàê âîçìîæíûé ìåõàíèçì
îáðàçîâàíèÿ çðåëîãî ìåòàñòàçà (îïóõîëè) [5, 9].
Èçó÷åíèå áèîõèìè÷åñêèõ ôàêòîðîâ, îáóñëîâëèâàþùèõ õåìîòàêñèñ è ìèãðàöèþ ãåìîïîýòè÷åñêèõ è îïóõîëåâûõ êëåòîê,
èõ àäãåçèþ è ôîðìèðîâàíèå êëàñòåðîâ, â áóäóùåì ìîæåò
ïîçâîëèòü ñåëåêòèâíî áëîêèðîâàòü ïðîöåññ ìåòàñòàçèðîâàíèÿ è íàìåòèòü íîâûå ìèøåíè òåðàïèè ðàêà. Ñ äðóãîé
ñòîðîíû, ðåçóëüòàòû ýòîé ðàáîòû ìîãóò óêàçàòü íà âîçìîæíûå ïóòè è ñèãíàëüíûå îñè ìèãðàöèè êëåòîê êîñòíîãî ìîçãà
ïðè ðàçâèòèè âîñïàëåíèÿ è ðåãåíåðàöèè ïîâðåæä¸ííîé
òêàíè.
bone marrow-derived cells. Science 2004; 306: 1568-71.
6. Lyden D., Hattori K., Dias S. et al. Impaired recruitment of bone-marrowderived endothelial and hematopoietic precursor cells blocks tumour
angiogenesis and growth. Nature Med. 2001; 7: 1194–201.
7. De Palma M., Vinneri M.A., Roca C., Naldini L. Targeting exogenous genes
to tumour angiogenesis by transplantation of genetically modified hematopoietic
cells. Nature Med. 2003; 9: 789-95.
8. Neeson P., Thurlow P., Jamieson G., Bradley C. Lymphocyte-facilitated
tumour cell adhesion to endothelial cells: the role of high affinity leukocyte integrins.
Pathology 2003; 35: 50–5.
9. Bjerkvig R., Tysnes B.B., Aboody K.S. et al. Opinion: the origin of the cancer stem
cell: current controversies and new insights. Nat. Rev. Cancer 2005; 5(11): 899-904.
Ïîäãîòîâèë À.Â. Áåðñåíåâ
Ïî ìàòåðèàëàì Nature 2005; 438: 820-7
Íàïðàâëåííàÿ äèôôåðåíöèðîâêà ýìáðèîíàëüíûõ
ñòâîëîâûõ êëåòîê ÷åëîâåêà â ýíòîäåðìó
Îäíîé èç íàèáîëåå ñëîæíûõ çàäà÷ â ðàçâèòèè ìåòîäîâ
íàïðàâëåííîé äèôôåðåíöèðîâêè ýìáðèîíàëüíûõ ñòâîëîâûõ
êëåòîê (ÝÑÊ) ñ÷èòàåòñÿ èíäóêöèÿ èõ ðàçâèòèÿ ïî ýíòîäåðìàëüíîìó ïóòè. Âìåñòå ñ òåì, ðåøåíèå ýòîé ïðîáëåìû ïîçâîëèò
âïëîòíóþ ïîäîéòè ê ïîëó÷åíèþ êëåòîê ïîäæåëóäî÷íîé æåëåçû è ïå÷åíè äëÿ èõ ïîñëåäóþùåé òðàíñïëàíòàöèè áîëüíûì
ëþäÿì. Îá àêòóàëüíîñòè òàêîé ðàáîòû ãîâîðèò õîòÿ áû òîò
ôàêò, ÷òî ÷èñëî ñòðàäàþùèõ ñàõàðíûì äèàáåòîì 1-ãî òèïà
ïðèáëèæàåòñÿ âî âñåì ìèðå ê 60 ìëí. Íåäàâíî ãðóïïà êàëèôîðíèéñêèõ èññëåäîâàòåëåé èç êîìïàíèè CyThera Inc.
çàÿâèëà, ÷òî ïîëó÷èëà îáíàäåæèâàþùèå ðåçóëüòàòû â ýòîì
íàïðàâëåíèè [1].
 õîäå îíòîãåíåçà ýíòîäåðìà ìëåêîïèòàþùèõ îáîñîáëÿåòñÿ â ïåðâóþ ôàçó ãàñòðóëÿöèè – â õîäå äåëÿìèíàöèè
(ðàññëîåíèÿ ýïèáëàñòà ñ îáðàçîâàíèåì ýêòî- è ýíòîäåðìû).
 äàëüíåéøåì, â ñîîòâåòñòâèè ñ ó÷åíèåì Í.Ã. Õëîïèíà, ýòîò
çàðîäûøåâûé ëèñòîê äàåò íà÷àëî ýïèòåëèÿì ýíòîäåðìàëüíîãî
òèïà – ýïèòåëèþ æåëóäêà, êèøå÷íèêà, ïå÷åíè, æåë÷åâûâîÊëåòî÷íàÿ òðàíñïëàíòîëîãèÿ è òêàíåâàÿ èíæåíåðèÿ ¹ 1 (3), 2006
äÿùèõ ïóòåé è æåë÷íîãî ïóçûðÿ, ïîäæåëóäî÷íîé æåëåçû
(ðèñ.). Åùå â ñåðåäèíå ÕÕ âåêà áûëî îòìå÷åíî, ÷òî ýïèòåëèè
ýòîãî òèïà ïëîõî ïîääàþòñÿ êóëüòèâèðîâàíèþ in vitro [2].
Òðàäèöèîííîé ìîäåëüþ äëÿ èçó÷åíèÿ ýíòîäåðìàëüíîãî
ýïèòåëèÿ ñëóæèò ýïèòåëèé æåëòî÷íîãî ìåøêà, ÷òî, åñòåñòâåííî, ó÷èòûâàåò èõ ãèñòîãåíåòè÷åñêîå åäèíñòâî (ñì. ðèñ.).
Èìåííî ñ ýòèìè êëåòêàìè áûëè ïðîâåäåíû ýêñïåðèìåíòû
ïî íàïðàâëåííîé äèôôåðåíöèðîâêå ïîä âëèÿíèåì ôàêòîðîâ ìèêðîîêðóæåíèÿ – ìóëüòèïîòåíòíûõ ìåçåíõèìàëüíûõ
ñòðîìàëüíûõ êëåòîê (ÌÌÑÊ) [3]. Ïîêàçàíî, ÷òî â îòñóòñòâèè
âëèÿíèÿ ìåçåíõèìû êëåòêè ýíòîäåðìû äèôôåðåíöèðóþòñÿ
â êëåòêè ñëèçèñòîãî òèïà, íî òîëüêî ïðè êîêóëüòèâèðîâàíèè
ñ ÌÌÑÊ – â òèïè÷íûå ýíòåðîöèòû ñ âûðàæåííîé ùåòî÷íîé
êàåìêîé. Â ïîñëåäíåå âðåìÿ óäàëîñü íàáëþäàòü îáðàçîâàíèå
ñëîÿ êëåòîê â êóëüòóðå ñ ñèíòåçîì ìîðôîôóíêöèîíàëüíî
ïîëíîöåííîé áàçàëüíîé ìåìáðàíû [4, 5].
Ðÿä èññëåäîâàòåëåé ñ÷èòàåò, ÷òî äëÿ ïåðñïåêòèâíîãî
êëèíè÷åñêîãî ïðèìåíåíèÿ ðàáîòû ñ ÝÑÊ ïðåäñòàâëÿþòñÿ