Дризе Нина Иосифовна — доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник
125167, Москва, Новый Зыковский проезд, 4
Nina I. Drize — Dr. Sci. (Med.), Leading Researcher at the Federal State Budgetary Institution
125167, Moscow, Novy Zykovsky proesd, 4
Кроветворная система — одна из наиболее интенсивно обновляющихся систем организма. Ежедневно у взрослого человека образуются сотни миллиардов клеток крови, а поддержание этого процесса зависит от небольшой популяции гемопоэтических стволовых клеток (ГСК). ГСК способны восстанавливать клетки всех линий кроветворения, что сделало их основой трансплантационной гематологии. Кровь — это не просто ткань, а система непрерывного массового производства клеток. Поэтому идея создания управляемого источника ГСК в лабораторных условиях кажется логичной. Если клетки в организме могут поддерживать такой поток, то их искусственное размножение может значительно расширить возможности переливания крови, трансплантации, генной терапии и регенеративной медицины. Однако те же биологические свойства, которые делают ГСК ценными для терапии: высокий пролиферативный потенциал, способность находиться в состоянии покоя и мультилинейной дифференцировке — стали главным препятствием для их размножения вне организма. В организме ГСК регулируются сложной системой сигналов: клетками ниши, внеклеточным матриксом, цитокинами, хемокинами, уровнем кислорода и контактными взаимодействиями. Для успешного размножения ГСК вне организма необходимо воссоздать не отдельные сигналы, а комплексную регуляцию их самообновления и дифференцировки. Хотя большинство существующих протоколов позволяют увеличить количество CD34+ клеток, считающихся ГСК, или их короткоживущих потомков, они не обеспечивают достаточного количества функциональных длительно репопулирующих ГСК. Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) меняют масштаб задачи, но пока не снимают ее главного биологического ограничения — воспроизведение взрослой дефинитивной ГСК. Основная цель этого обзора — проанализировать успехи и трудности наращивания желательного количества ГСК ex vivo.
The hematopoietic system is one of the most rapidly renewing systems in the body. Hundreds of billions of blood cells are produced daily in adults, and maintaining this process depends on a small population of hematopoietic stem cells (HSCs). HSCs, which support adult hematopoiesis, are formed in the fetal liver and then in the bone marrow. At birth, many HSCs enter the umbilical cord blood. HSCs are capable of regenerating cells of all hematopoietic lineages, making them the basis of transplant hematology. Blood is not just a tissue, but a system for continuous, mass cell production. Therefore, the idea of creating a controlled source of HSCs in the laboratory seems logical. If cells in the body can maintain such a flow, then their artificial expansion could significantly expand the possibilities of blood transfusion, transplantation, gene therapy, and regenerative medicine. However, the same biological properties that make HSCs valuable for therapy—high proliferative potential, the ability to remain dormant, and multilineage differentiation—have become the main obstacle to their expansion outside the body. In the body, HSCs are regulated by a complex system of signals: niche cells, the extracellular matrix, cytokines, chemokines, oxygen levels, and contact interactions. Successful expansion of HSCs outside the body requires reproducing not just individual signals, but the complex regulation of their self-renewal and differentiation. Although most existing protocols can increase the number of CD34+ cells, considered HSCs, or their short-lived progeny, they do not provide sufficient numbers of functional, long-term repopulating HSCs. Induced pluripotent stem cells (iPSCs) are changing the scope of the task but do not yet address its main biological limitation: the reproduction of adult definitive HSCs. The primary objective of this review is to analyze the successes and challenges of expanding the desired number of HSCs ex vivo.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.