medbioМедико-биологические проблемы жизнедеятельностиMedical and Biological Problems of Life Activity2074-2088Республиканский научно-практический центр радиационной медицины и экологии человекаmedbio-276Research ArticleМЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫMEDICAL-BIOLOGICAL PROBLEMSЗакономерности развития гранулоцитарно-моноцитарного и мегакариоцитарного ростков миелопоэза CD34+ клеток пуповинной и периферической кровиDevelopmental patterns of granulocyte-monocyte and megakaryocyte lineages from cord and peripheral blood СD34+ cellsКостюнинаВ. С.KostyuninaV. S.noemail@neicon.ruВасинаЕ. В.VasinaE. V.noemail@neicon.ruГончароваН. В.GoncharovaN. V.noemail@neicon.ruПетёвкаН. В.PetyovkaN. V.noemail@neicon.ruГУ «РНПЦ трансфузиологии и медицинских биотехнологий»Russian Federation202002032023018693Copyright © Костюнина В.С., Васина Е.В., Гончарова Н.В., Петёвка Н.В., 20232023Костюнина В.С., Васина Е.В., Гончарова Н.В., Петёвка Н.В.Kostyunina V.S., Vasina E.V., Goncharova N.V., Petyovka N.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://medbio.ejournal.by/jour/article/view/276

Проведена 6-суточная экспансия CD34+ клеток пуповинной крови и мобилизированных Г-КСФ CD34+ клеток периферической крови (ПК) на подложке мезенхимных стромальных клеток костного мозга в присутствии ростовых факторов SCF, Flt3-лиганда и тромбопоэтина. Прирост ядросодержащих клеток (ЯСК) и CD34+ клеток пуповинной крови был выше: 33 (23-42) раза и 13 (11-16) раз соответственно против 15 (7-18) и 9 (7- 11) раз в периферической крови, различия статистически значимы. Прирост КОЕ-Э и БОЕ-Э, КОЕ-Г и КОЕ-ГЭММ после экспансии соответствовал приросту ЯСК. Отличительной особенностью экспансии пуповинной крови в сравнении с ПК является преимущественный прирост КОЕ-М и КОЕ-ГМ (130 (37-175) против 28 (4-62) раз, р=0,003 и 44 (11-218) против 10 (2-37), р=0,025). При этом прирост КОЕ-Мк пуповинной крови был ниже ожидаемого и не отличался от ПК (19 (9-20) против 20 (5-49) раз, p=0,7), что согласуется с данными о неэффективной коррекции тромбоцитопении после трансплантации пуповинной крови, подвергнутой экспансии ex vivo. Мегакариоцитарные предшественники пуповинной и периферической крови после экспансии отличались по экспрессии CD34: 2% (0,6-8,1) и 11% (6-23) соответственно. Пролиферативный ответ стволовых и прогениторных CD34+ клеток пуповинной и периферической крови на внешние стимулы in vitro обусловлен онтогенетическими различиями регуляции миелопоэза новорожденного и взрослого человека. Несмотря на одинаковые культуральные условия, только в культуре пуповинной крови наблюдается перераспределение долей КОЕ: значительный прирост моноцит-содержащих колоний (КОЕ-М и КОЕ-ГМ) и угнетение мегакариоцитарного ростка.

The 6-days expansion of cord blood (CB) and mobilized peripheral blood (PB) CD34+ cells in co-culture with BM MSCs with addition of SCF, Flt3 ligand and TPO was performed. Fold expansion of CB cells was higher: 33 (23-42) for CB nucleated cells (TNC) vs 13 (11- 16) for PB TNC (p=0,004) and 15 (7-18) for CB CD34+ cells vs. 9 (7-11) for PB CD34+ cells (p=0,013). The mean fold expansion of CFU-E, BFU-E, CFU-G, CFU-GEMM cord blood was comparable to TNC fold increase. The high production of CFU-M and CFU-GM after the CB expansion is a distinctive difference of CB myelopoiesis, in contrast to PB cells (130 (37- 175) vs. 28 (4-62), p = 0,003; 44 (11-218) vs. 10 (2-37), p = 0,025). CB CFU-Mk fold expansion was lower than expected and was the same as PB CFU-Mk (19 (9-20) vs. 20 (5-49), p = 0,7). These data is consistent with ineffective counteraction of chemotherapy-induced thrombocytopenia by transplantation of expanded CB. Different CD34 expression on CB and PB megakaryocyte progenitors was observed. Ontogenically related myelopoiesis of CB and PB cells leads to different proliferative responses to cultural stimuli. Despite the same cultural conditions, only in the CB culture there was a redistribution of CFU proportions: a significant increase of monocyte-containing colonies (CFU-M and CFU-GM) and inhibition of the megakaryocytic lineage.

CD34+ клеткиэкспансия in vitroпуповинная кровьКОЕ-ГМКОЕ-МкCD34+ cellsexpansion in vitrocord bloodCFU-GMCFU-MkReferencesComparative outcomes between cord blood transplantation and bone marrow or peripheral blood stem cell transplantation from unrelated donors in patients with hematologic malignancies: a single-institute analysis / Y. Chen [et al.] // Chinese medical journal. - 2013. - №. 13. - P. 2499-2503.Comparative outcomes between cord blood transplantation and bone marrow or peripheral blood stem cell transplantation from unrelated donors in patients with hematologic malignancies: a single-institute analysis / Y. Chen [et al.] // Chinese medical journal. - 2013. - №. 13. - P. 2499-2503.Hematopoietic activity of human short-term repopulating cells in mobilized peripheral blood cell transplants is restricted to the first 5 months after transplantation / O. Zavidij [et al.] // Blood. - 2010. - №. 24. - P. 5023- 5025. doi: 10.1182/blood-2010-02-271528Hematopoietic activity of human short-term repopulating cells in mobilized peripheral blood cell transplants is restricted to the first 5 months after transplantation / O. Zavidij [et al.] // Blood. - 2010. - №. 24. - P. 5023- 5025. doi: 10.1182/blood-2010-02-271528Barker, J.N.Combined effect of total nucleated cell dose and HLA match on transplantation outcome in 1061 cord blood recipients with hematologic malignancies/j.N. Barker, A. Scaradavou, C.E. Stevens // Blood. - 2010. - №. 9. - P. 1843-1849. doi: 10.1182/blood-2009-07-231068Barker, J.N.Combined effect of total nucleated cell dose and HLA match on transplantation outcome in 1061 cord blood recipients with hematologic malignancies/j.N. Barker, A. Scaradavou, C.E. Stevens // Blood. - 2010. - №. 9. - P. 1843-1849. doi: 10.1182/blood-2009-07-231068Lund, T.C. Umbilical cord blood expansion: are we there yet? / T.C. Lund // Biology of Blood and Marrow Transplantation. - 2018. - №. 7. - P. 1311-1312. doi: 10.1016/j.bbmt.2018.05.002Lund, T.C. Umbilical cord blood expansion: are we there yet? / T.C. Lund // Biology of Blood and Marrow Transplantation. - 2018. - №. 7. - P. 1311-1312. doi: 10.1016/j.bbmt.2018.05.002Phase I/II study of stem-cell transplantation using a single cord blood unit expanded ex vivo with nicotinamide / M.E. Horwitz [et al.] // Journal of Clinical Oncology. - 2019. - №. 5. - P. 367. doi: 10.1200/JCO.18.00053Phase I/II study of stem-cell transplantation using a single cord blood unit expanded ex vivo with nicotinamide / M.E. Horwitz [et al.] // Journal of Clinical Oncology. - 2019. - №. 5. - P. 367. doi: 10.1200/JCO.18.00053Relationship of infused CFU-GM and CFU-Mk mobilized by chemotherapy with or without G-CSF to platelet recovery after autologous blood stem cell transplantation / Y. Takamatsu [et al.] // Experimental hematology. - 1995. - №. 1. - P. 8-13.Relationship of infused CFU-GM and CFU-Mk mobilized by chemotherapy with or without G-CSF to platelet recovery after autologous blood stem cell transplantation / Y. Takamatsu [et al.] // Experimental hematology. - 1995. - №. 1. - P. 8-13.CD41+ and CD42+ hematopoietic progenitor cells may predict platelet engraftment after allogeneic peripheral blood stem cell transplantation / T. Demirer [et al.] // Journal of Clinical Apheresis: The Official Journal of the American Society for Apheresis. - 2001. - №. 2. - P. 67-73. doi: 10.1002/jca.1015CD41+ and CD42+ hematopoietic progenitor cells may predict platelet engraftment after allogeneic peripheral blood stem cell transplantation / T. Demirer [et al.] // Journal of Clinical Apheresis: The Official Journal of the American Society for Apheresis. - 2001. - №. 2. - P. 67-73. doi: 10.1002/jca.1015Васина, Е.В. Экспансия кроветворных клеток пуповинной и периферической крови в совместной культуре с механизмами стромальными клетками человека / Е.В. Васина, В.С. Костюнина, Н.В. Петёвка // Гематология и трансфузиология. - 2015. - Т. 60, № 2. - С. 22-26.Васина, Е.В. Экспансия кроветворных клеток пуповинной и периферической крови в совместной культуре с механизмами стромальными клетками человека / Е.В. Васина, В.С. Костюнина, Н.В. Петёвка // Гематология и трансфузиология. - 2015. - Т. 60, № 2. - С. 22-26.Петёвка, Н.В. Способ экспансии ex vivo кроветворных клеток человека: пат. 26459 Евраз.: МПК C12N 5/078, C12N 5/0789 / Н.В. Петёвка, Е.В. Васина, В.С. Костюнина; заявитель и патентообладатель: РНПЦ трансфузиол. и мед. биотехнологии. - №201500099; заявл. 27.11.14; опубл. 28.04.17, Бюл. № 4. - 1 с.Петёвка, Н.В. Способ экспансии ex vivo кроветворных клеток человека: пат. 26459 Евраз.: МПК C12N 5/078, C12N 5/0789 / Н.В. Петёвка, Е.В. Васина, В.С. Костюнина; заявитель и патентообладатель: РНПЦ трансфузиол. и мед. биотехнологии. - №201500099; заявл. 27.11.14; опубл. 28.04.17, Бюл. № 4. - 1 с.Hepatogenic potential of human bone marrow and umbilical cord blood mesenchymal stem cells / S.M. Kosmacheva [et al.] // Bulletin of experimental biology and medicine. - 2011. - №. 1. - P. 142-149. doi: 10.1007/s10517-011-1276-1Hepatogenic potential of human bone marrow and umbilical cord blood mesenchymal stem cells / S.M. Kosmacheva [et al.] // Bulletin of experimental biology and medicine. - 2011. - №. 1. - P. 142-149. doi: 10.1007/s10517-011-1276-1Different expression of CD41 on human lymphoid and myeloid progenitors from adults and neonates / N. Debili [et al.] // Blood. - 2001. - №. 7. - P. 2023-2030. doi: 10.1182/blood.v97.7.2023Different expression of CD41 on human lymphoid and myeloid progenitors from adults and neonates / N. Debili [et al.] // Blood. - 2001. - №. 7. - P. 2023-2030. doi: 10.1182/blood.v97.7.2023Ex vivo expansion of megakaryocyte progenitor cells: cord blood versus mobilized peripheral blood / C.D. Bruyn [et al.] // Stem cells and development. - 2005. - №. 4. - P. 415-424. doi: 10.1089/scd.2005.14.415Ex vivo expansion of megakaryocyte progenitor cells: cord blood versus mobilized peripheral blood / C.D. Bruyn [et al.] // Stem cells and development. - 2005. - №. 4. - P. 415-424. doi: 10.1089/scd.2005.14.415Liu, Z.J. Neonatal and adult megakaryopoiesis / Z.J. Liu, M. Sola-Visner // Current opinion in hematology. - 2011. - №. 5. - P. 330- 337. doi: 10.1097/MOH.0b013e3283497ed5Liu, Z.J. Neonatal and adult megakaryopoiesis / Z.J. Liu, M. Sola-Visner // Current opinion in hematology. - 2011. - №. 5. - P. 330- 337. doi: 10.1097/MOH.0b013e3283497ed5Functional and phenotypic characterization of cord blood and bone marrow subsets expressing FLT3 (CD135) receptor tyrosine kinase / I. Rappold [et al.] // Blood. - 1997. - №. 1. - P. 111-125.Functional and phenotypic characterization of cord blood and bone marrow subsets expressing FLT3 (CD135) receptor tyrosine kinase / I. Rappold [et al.] // Blood. - 1997. - №. 1. - P. 111-125.Marodi, L. Characteristics and functional capacities of human cord blood granulocytes and monocytes / L. Marodi, P.C.J. Leijh, R. Van Furth // Pediatric research. - 1984. - №. 11. - P. 1127. doi: 10.1203/00006450-198411000-00014Marodi, L. Characteristics and functional capacities of human cord blood granulocytes and monocytes / L. Marodi, P.C.J. Leijh, R. Van Furth // Pediatric research. - 1984. - №. 11. - P. 1127. doi: 10.1203/00006450-198411000-00014Granulocyte colony-stimulating factor-mobilized peripheral blood CD34+ cells from children contain the same levels of long-term culture-initiating cells producing the same numbers of colony-forming cells as those from adults, but display greater in vitro monocyte/macrophage potential / N. Boiret [et al.] // British journal of haematology. - 2001. - №. 3. - P. 806-813. doi: 10.1046/j.1365-2141.2001.02604.xGranulocyte colony-stimulating factor-mobilized peripheral blood CD34+ cells from children contain the same levels of long-term culture-initiating cells producing the same numbers of colony-forming cells as those from adults, but display greater in vitro monocyte/macrophage potential / N. Boiret [et al.] // British journal of haematology. - 2001. - №. 3. - P. 806-813. doi: 10.1046/j.1365-2141.2001.02604.xMonocyte Subpopulation Recovery as Predictors of Hematopoietic Cell Transplantation Outcomes / L.M. Turcotte [et al.] // Biology of Blood and Marrow Transplantation. - 2019. - №. 5. - P. 883-890. doi: 10.1016/j.bbmt.2019.01.003Monocyte Subpopulation Recovery as Predictors of Hematopoietic Cell Transplantation Outcomes / L.M. Turcotte [et al.] // Biology of Blood and Marrow Transplantation. - 2019. - №. 5. - P. 883-890. doi: 10.1016/j.bbmt.2019.01.003

The authors declare that there are no conflicts of interest present.