เซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือด

เซลล์ต้นกำเนิดของระบบเม็ดเลือด (HSC) เช่นเดียวกับเซลล์ต้นกำเนิดของเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน มีลักษณะเฉพาะคือมีศักยภาพหลายอย่างและก่อให้เกิดสายเซลล์ซึ่งองค์ประกอบขั้นสุดท้ายจะก่อตัวเป็นองค์ประกอบที่ก่อตัวของเลือด เช่นเดียวกับเซลล์เนื้อเยื่อเฉพาะทางจำนวนหนึ่งของระบบภูมิคุ้มกัน

สมมติฐานของการมีอยู่ของสารตั้งต้นทั่วไปของเซลล์เม็ดเลือดทั้งหมด รวมถึงคำว่า "เซลล์ต้นกำเนิด" เอง เป็นของ A. Maksimov (1909) ศักยภาพในการก่อตัวของมวลเซลล์ใน HSC นั้นมหาศาล เซลล์ต้นกำเนิดไขกระดูกสร้างเซลล์ 10 เซลล์ต่อวัน ซึ่งประกอบเป็นองค์ประกอบที่เกิดขึ้นจากเลือดส่วนปลาย ความจริงของการมีอยู่ของเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดนั้นได้รับการยืนยันในปี 1961 จากการทดลองฟื้นฟูการสร้างเม็ดเลือดในหนูที่ได้รับรังสีกัมมันตภาพรังสีในปริมาณที่ถึงแก่ชีวิตซึ่งทำลายเซลล์ต้นกำเนิดไขกระดูก หลังจากการปลูกถ่ายเซลล์ไขกระดูกแบบซินจีเนียกให้กับสัตว์ที่ได้รับรังสีดังกล่าว พบว่ามีการสร้างเม็ดเลือดแบบแยกส่วนในม้ามของผู้รับ ซึ่งแหล่งที่มาคือเซลล์ต้นกำเนิดโคลนนิงเพียงเซลล์เดียว

จากนั้น ความสามารถของเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดในการคงสภาพตัวเองได้ โดยทำหน้าที่สร้างเม็ดเลือดในกระบวนการสร้างเม็ดเลือดก็ได้รับการพิสูจน์แล้ว ในกระบวนการพัฒนาของตัวอ่อน HSC จะมีลักษณะเด่นคือมีกิจกรรมการอพยพสูง ซึ่งจำเป็นต่อการเคลื่อนตัวไปยังบริเวณที่อวัยวะสร้างเม็ดเลือดสร้างขึ้น คุณสมบัติของ HSC นี้ยังคงอยู่ในระหว่างการอพยพอย่างต่อเนื่อง จึงเกิดการสร้างเซลล์ภูมิคุ้มกันใหม่ขึ้นอย่างถาวร ความสามารถของ HSC ในการอพยพ ทะลุผ่านสิ่งกีดขวางทางฮีสโตฮีมาติก ฝังตัวในเนื้อเยื่อ และเจริญเติบโตเป็นโคลน เป็นพื้นฐานสำหรับการปลูกถ่ายเซลล์ไขกระดูกในโรคต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับพยาธิวิทยาของระบบสร้างเม็ดเลือด

เช่นเดียวกับทรัพยากรเซลล์ต้นกำเนิดทั้งหมด เซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดมีอยู่ในช่อง (ไขกระดูก) ในปริมาณที่น้อยมาก ซึ่งทำให้แยกเซลล์เหล่านี้ได้ยาก ตามลักษณะทางภูมิคุ้มกัน เซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดของมนุษย์มีลักษณะเป็นเซลล์ NK CD34+ ที่สามารถเคลื่อนที่เข้าสู่กระแสเลือดและไปเพิ่มจำนวนในอวัยวะต่างๆ ของระบบภูมิคุ้มกัน หรือสร้างเซลล์ใหม่ในเนื้อเยื่อเกี่ยวพันของไขกระดูก ควรเข้าใจให้ชัดเจนว่าเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดไม่ใช่เซลล์ที่ยังไม่โตเต็มที่ในไขกระดูก แต่กำเนิดมาจากเซลล์ตั้งต้น ซึ่งรวมถึงเซลล์ CD34-negative ที่คล้ายกับไฟโบรบลาสต์ที่อยู่เฉยๆ ได้มีการพิสูจน์แล้วว่าเซลล์ที่มีฟีโนไทป์ CD34 สามารถเข้าสู่กระแสเลือดทั่วไปได้ ซึ่งจะเปลี่ยนฟีโนไทป์เป็น CD34+ แต่เมื่อเคลื่อนที่ย้อนกลับเข้าไปในไขกระดูก ภายใต้อิทธิพลของสภาพแวดล้อมจุลภาค เซลล์เหล่านี้ก็จะกลายเป็นองค์ประกอบของเซลล์ต้นกำเนิด CD34-negative อีกครั้ง ในสภาวะพักผ่อน เซลล์ CD34~ จะไม่ตอบสนองต่อสัญญาณควบคุมพาราไครน์ของสโตรมา (ปัจจัยการเจริญเติบโต ไซโตไคน์) อย่างไรก็ตาม ในสถานการณ์ที่ต้องใช้ความเข้มข้นของการสร้างเม็ดเลือดเพิ่มขึ้น เซลล์ต้นกำเนิดที่มีฟีโนไทป์ CD34 จะตอบสนองต่อสัญญาณการแยกตัวโดยสร้างเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดและเซลล์ต้นกำเนิดเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน การสร้างเม็ดเลือดเกิดขึ้นจากการสัมผัสโดยตรงของ HSC กับองค์ประกอบของเซลล์ของสโตรมาของไขกระดูก ซึ่งแสดงโดยเครือข่ายที่ซับซ้อนของแมคโครฟาจ เซลล์เยื่อบุผิวเรติคูลาร์ เซลล์สร้างกระดูก ไฟโบรบลาสต์ของสโตรมา และเมทริกซ์นอกเซลล์ พื้นฐานของสโตรมาของไขกระดูกไม่ได้เป็นเพียงเมทริกซ์หรือ "โครงกระดูก" ของเนื้อเยื่อสร้างเม็ดเลือดเท่านั้น แต่ยังควบคุมการสร้างเม็ดเลือดได้ดีเนื่องจากสัญญาณควบคุมพาราไครน์ของปัจจัยการเจริญเติบโต ไซโตไคน์ และคีโมไคน์ และยังให้ปฏิสัมพันธ์การยึดเกาะซึ่งจำเป็นต่อการสร้างเซลล์เม็ดเลือดอีกด้วย

ดังนั้น ระบบการสร้างเม็ดเลือดที่ต่ออายุอย่างต่อเนื่องจึงขึ้นอยู่กับเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดที่มีศักยภาพในการเติบโตได้หลายแบบ (จากมุมมองของการสร้างเม็ดเลือด) ที่สามารถรักษาตัวเองได้ในระยะยาว ในกระบวนการสร้างเม็ดเลือด HSC จะผ่านกระบวนการแยกตัวของเซลล์ขั้นต้นและสร้างโคลนของเซลล์ที่มีลักษณะทางไซโตมอร์โฟโลยีและอิมมูโนฟีโนไทป์ที่แตกต่างกัน การสร้างเซลล์ต้นกำเนิดดั้งเดิมและเซลล์ต้นกำเนิดตามลำดับจะสิ้นสุดลงด้วยการสร้างเซลล์ต้นกำเนิดที่ระบุลักษณะทางสัณฐานวิทยาของสายการสร้างเม็ดเลือดต่างๆ ผลลัพธ์ของขั้นตอนต่อมาของกระบวนการสร้างเม็ดเลือดที่ซับซ้อนหลายขั้นตอนคือ เซลล์จะโตเต็มที่และปล่อยองค์ประกอบที่โตเต็มที่เข้าสู่กระแสเลือดส่วนปลาย ได้แก่ เม็ดเลือดแดง เม็ดเลือดขาว ลิมโฟไซต์ และเกล็ดเลือด

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

แหล่งที่มาของเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือด

เซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดถือเป็นแหล่งเซลล์ต้นกำเนิดที่ได้รับการศึกษามากที่สุด ซึ่งส่วนใหญ่เป็นผลมาจากการใช้ในทางคลินิกในการปลูกถ่ายไขกระดูก เมื่อมองเผินๆ จะเห็นว่ามีข้อมูลมากมายเกี่ยวกับเซลล์เหล่านี้ ซึ่งในระดับหนึ่งก็เป็นจริง เนื่องจากเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดระยะกลางและระยะโตเต็มวัยของ HSC เป็นองค์ประกอบของเซลล์ที่เข้าถึงได้ง่ายที่สุด โดยแต่ละเซลล์ (เม็ดเลือดแดง เม็ดเลือดขาว ลิมโฟไซต์ โมโนไซต์/แมคโครฟาจ และเกล็ดเลือด) ได้รับการศึกษาอย่างรอบคอบในทุกระดับ ตั้งแต่กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงไปจนถึงกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ตั้งแต่ลักษณะทางชีวเคมีและภูมิคุ้มกัน ไปจนถึงการระบุโดยใช้การวิเคราะห์ด้วยวิธี PCR อย่างไรก็ตาม การติดตามพารามิเตอร์ทางสัณฐานวิทยา โครงสร้างจุลภาค ชีวเคมี ภูมิคุ้มกัน ชีวฟิสิกส์ และจีโนมของ HSC ไม่ได้ให้คำตอบสำหรับปัญหามากมาย ซึ่งการแก้ไขปัญหามีความจำเป็นต่อการพัฒนาการปลูกถ่ายเซลล์ กลไกในการทำให้เซลล์ต้นกำเนิดของเม็ดเลือดมีเสถียรภาพในสภาวะพักตัว การกระตุ้น การเข้าสู่ระยะของการแบ่งตัวแบบสมมาตรหรือไม่สมมาตร และที่สำคัญที่สุดคือ ความมุ่งมั่นในการก่อตัวขององค์ประกอบของเลือดที่มีการทำงานแตกต่างกัน เช่น เม็ดเลือดแดง เม็ดเลือดขาว ลิมโฟไซต์ และเกล็ดเลือด ยังคงไม่ได้รับการพิสูจน์

การมีอยู่ของเซลล์ที่มีฟีโนไทป์ CD34 ในไขกระดูก ซึ่งเป็นเซลล์ต้นกำเนิดของทั้งเซลล์ต้นกำเนิดของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันและเซลล์ต้นกำเนิดของเม็ดเลือด ทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับการมีอยู่ของเซลล์ต้นกำเนิดแรกสุดของการแบ่งตัวของเซลล์เป็นเซลล์สโตรมาและเซลล์ต้นกำเนิดของเม็ดเลือดที่ใกล้เคียงกับเซลล์ที่ไม่ติด CD34 เซลล์ที่เริ่มต้นการเพาะเลี้ยงในระยะยาว (LTC-IC) ได้รับโดยใช้วิธีการเพาะเลี้ยงในระยะยาว อายุขัยของเซลล์ต้นกำเนิดดังกล่าวที่มีกิจกรรมการสร้างโคโลนีบนพื้นฐานของสโตรมาของไขกระดูกที่มีปัจจัยการเจริญเติบโตบางอย่างรวมกันนั้นเกิน 5 สัปดาห์ ในขณะที่ความมีชีวิตของเซลล์ที่สร้างโคโลนี (CFU) ที่มุ่งมั่นในการเพาะเลี้ยงนั้นมีเพียง 3 สัปดาห์เท่านั้น ปัจจุบัน LTC-IC ถือเป็นอนาล็อกเชิงหน้าที่ของ HSC เนื่องจากมีศักยภาพในการเพิ่มจำนวนประชากรสูง ประมาณ 20% ของ LTC-IC มีลักษณะเฉพาะคือฟีโนไทป์ CD34+CD38- และมีความสามารถในการสร้างเซลล์ใหม่ได้สูง เซลล์ดังกล่าวพบได้ในไขกระดูกของมนุษย์ด้วยความถี่ 1:50,000 อย่างไรก็ตาม เซลล์ที่เริ่มต้นการสร้างเม็ดเลือดขาวชนิดไมอีลอยด์-ลิมฟอยด์ ซึ่งได้มาภายใต้สภาวะการเพาะเลี้ยงในระยะยาว (15 สัปดาห์) ควรได้รับการยอมรับว่าเป็นเซลล์ที่ใกล้เคียงกับ HSC มากที่สุด เซลล์ดังกล่าวซึ่งเรียกว่า LTC อยู่ในกลุ่มเซลล์ของไขกระดูก สมองของมนุษย์พบน้อยกว่า LTC-IC ถึง 10 เท่า และสร้างสายเซลล์ของทั้งเซลล์เม็ดเลือดชนิดไมอีลอยด์และลิมฟอยด์

แม้ว่าการติดฉลากเซลล์ต้นกำเนิดของเม็ดเลือดด้วยแอนติบอดีโมโนโคลนัลตามด้วยการระบุลักษณะทางภูมิคุ้มกันจะเป็นวิธีหลักในการจดจำและคัดแยกเซลล์เม็ดเลือดที่มีศักยภาพของต้นกำเนิดอย่างเลือกสรร แต่การประยุกต์ใช้ในทางคลินิกของ HSC ที่แยกออกมาดังกล่าวยังมีข้อจำกัด การปิดกั้นตัวรับ CD34 หรือแอนติเจนมาร์กเกอร์อื่นๆ ด้วยแอนติบอดีในระหว่างการคัดแยกทางภูมิคุ้มกันจะเปลี่ยนคุณสมบัติของเซลล์ที่แยกออกมาด้วยความช่วยเหลือของแอนติบอดีอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ การแยก HSC ที่ไม่สร้างภูมิคุ้มกันบนคอลัมน์แม่เหล็กถือเป็นที่ต้องการมากกว่า อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ มักใช้แอนติบอดีโมโนโคลนัลที่ตรึงบนตัวพาโลหะในการคัดแยก นอกจากนี้ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญ วิธีการแยก HSC ทั้งสองวิธีจะขึ้นอยู่กับลักษณะทางภูมิคุ้มกันมากกว่าลักษณะการทำงาน ดังนั้น นักวิจัยจำนวนมากจึงนิยมใช้การวิเคราะห์พารามิเตอร์โคลนของ HSC ซึ่งช่วยให้สามารถกำหนดระดับความสุกและทิศทางของการแยกตัวของเซลล์ต้นกำเนิดได้จากขนาดและองค์ประกอบของกลุ่ม เป็นที่ทราบกันดีว่าในระหว่างกระบวนการสร้างพันธะ จำนวนเซลล์และประเภทของเซลล์ในอาณานิคมจะลดลง เซลล์ต้นกำเนิดของเม็ดเลือดและเซลล์ลูกในระยะแรกที่เรียกว่า “หน่วยสร้างอาณานิคมของเม็ดเลือดขาวชนิดแกรนูโลไซต์-เม็ดเลือดแดง-โมโนไซต์-เมกะคารีโอไซต์” (CFU-GEMM) จะสร้างอาณานิคมหลายสายพันธุ์ขนาดใหญ่ในวัฒนธรรมที่มีเม็ดเลือดขาวชนิดแกรนูโลไซต์ เม็ดเลือดแดง โมโนไซต์ และเมกะคารีโอไซต์ตามลำดับ หน่วยสร้างอาณานิคมของเม็ดเลือดขาวชนิดแกรนูโลไซต์-โมโนไซต์ (CFU-GM) ซึ่งอยู่ด้านล่างของแนวการสร้างพันธะ จะสร้างอาณานิคมของเม็ดเลือดขาวชนิดแกรนูโลไซต์และแมคโครฟาจ และหน่วยสร้างอาณานิคมของเม็ดเลือดขาวชนิดแกรนูโลไซต์ (CFU-G) จะสร้างอาณานิคมของเม็ดเลือดขาวชนิดแกรนูโลไซต์ที่โตเต็มที่เพียงเล็กน้อยเท่านั้น หน่วยสร้างเม็ดเลือดแดงในระยะเริ่มต้น (Burst-forming unit of erythrocytes, CFU-E) เป็นแหล่งกำเนิดของกลุ่มเม็ดเลือดแดงขนาดใหญ่ ส่วนหน่วยสร้างเม็ดเลือดแดงที่โตเต็มที่ (CFU-E) เป็นแหล่งกำเนิดของกลุ่มเม็ดเลือดแดงขนาดเล็ก โดยทั่วไป เมื่อเซลล์เติบโตในอาหารกึ่งแข็ง จะสามารถระบุเซลล์ที่ก่อตัวเป็นกลุ่มไมอีลอยด์ 6 ประเภทได้ คือ CFU-GEMM, CFU-GM, CFU-G, CFU-M, BFU-E และ CFU-E

อย่างไรก็ตาม นอกเหนือจากอนุพันธ์ของเม็ดเลือดแล้ว แหล่งวัสดุใดๆ สำหรับการแยก HSCs ยังมีเซลล์ที่มากับเซลล์จำนวนมาก ในเรื่องนี้ จำเป็นต้องทำการชำระล้างเบื้องต้นของการปลูกถ่ายก่อนเป็นอันดับแรกจากเซลล์ที่ทำงานอยู่ในระบบภูมิคุ้มกันของผู้บริจาค โดยปกติแล้ว การคัดเลือกภูมิคุ้มกันจะใช้เพื่อจุดประสงค์นี้ โดยอาศัยการแสดงออกของแอนติเจนเฉพาะโดยลิมโฟไซต์ ซึ่งทำให้สามารถแยกและกำจัดแอนติเจนเหล่านี้ได้โดยใช้แอนติบอดีโมโนโคลนอล นอกจากนี้ ยังมีการพัฒนาวิธีอิมมูโนโรเซตต์ในการกำจัดเซลล์ทีลิมโฟไซต์จากการปลูกถ่ายไขกระดูก ซึ่งอาศัยการสร้างคอมเพล็กซ์ของลิมโฟไซต์ CD4+ และแอนติบอดีโมโนโคลนอลเฉพาะ ซึ่งกำจัดออกได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้อะเฟเรซิส วิธีนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าสามารถผลิตวัสดุเซลล์ที่บริสุทธิ์ซึ่งมีปริมาณเซลล์ต้นกำเนิดของเม็ดเลือด 40-60%

การเพิ่มจำนวนเซลล์ต้นกำเนิดเนื่องจากการกำจัดองค์ประกอบที่เกิดขึ้นแล้วของเลือดออกจากผลิตภัณฑ์การแยกเม็ดเลือดขาวทำได้โดยการปั่นเหวี่ยงสวนทางกันตามด้วยการกรอง (โดยมีสารคีเลต - ไตรโซเดียมซิเตรต) ผ่านคอลัมน์ที่มีเส้นใยไนลอนเคลือบด้วยอิมมูโนโกลบูลินของมนุษย์ การใช้สองวิธีนี้อย่างต่อเนื่องทำให้มั่นใจได้ว่าการปลูกถ่ายจะบริสุทธิ์จากเกล็ดเลือดอย่างสมบูรณ์ โดย 89% จากเม็ดเลือดแดงและ 91% จากเม็ดเลือดขาว เนื่องจากการสูญเสีย HSC ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ระดับของเซลล์ CD34+ ในมวลเซลล์ทั้งหมดจึงสามารถเพิ่มขึ้นเป็น 50%

ความสามารถของเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดที่แยกออกมาในการสร้างกลุ่มของเซลล์เม็ดเลือดที่โตเต็มที่ในวัฒนธรรมนั้นใช้สำหรับการกำหนดลักษณะการทำงานของเซลล์ การวิเคราะห์กลุ่มที่เกิดขึ้นนั้นช่วยให้สามารถระบุและวัดปริมาณเซลล์ต้นกำเนิด ระดับความมุ่งมั่นของเซลล์ และกำหนดทิศทางของการแบ่งตัวของเซลล์ได้ กิจกรรมการสร้างโคลนจะถูกกำหนดในอาหารกึ่งแข็งบนเมทิลเซลลูโลส วุ้น พลาสมา หรือเจลไฟบริน ซึ่งจะลดกิจกรรมการอพยพของเซลล์ ป้องกันไม่ให้เซลล์เกาะติดกับพื้นผิวของแก้วหรือพลาสติก ภายใต้สภาวะการเพาะเลี้ยงที่เหมาะสม โคลนจะพัฒนาจากเซลล์เดียวในเวลา 7-18 วัน หากโคลนมีเซลล์น้อยกว่า 50 เซลล์ จะระบุว่าเป็นกลุ่มเดียว หากจำนวนเซลล์เกิน 50 เซลล์ จะระบุว่าเป็นกลุ่ม จำนวนเซลล์ที่สามารถสร้างกลุ่มได้จะถูกนำมาพิจารณา (หน่วยสร้างกลุ่ม - CFU หรือเซลล์สร้างกลุ่ม - COC) ควรสังเกตว่าพารามิเตอร์ของ CFU และ COC ไม่สอดคล้องกับจำนวน HSC ในเซลล์ที่ถูกแขวนลอย แม้ว่าจะมีความสัมพันธ์กันก็ตาม ซึ่งเน้นย้ำถึงความจำเป็นในการกำหนดกิจกรรมการทำงาน (สร้างโคโลนี) ของ HSC ในหลอดทดลองอีกครั้ง

ในบรรดาเซลล์ไขกระดูก เซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดมีศักยภาพในการแบ่งตัวสูงสุด ซึ่งทำให้เซลล์เหล่านี้ก่อตัวเป็นกลุ่มเซลล์ที่ใหญ่ที่สุดในวัฒนธรรม จำนวนของกลุ่มเซลล์ดังกล่าวถูกเสนอให้กำหนดจำนวนเซลล์ต้นกำเนิดโดยอ้อม หลังจากการก่อตัวของกลุ่มเซลล์ในหลอดทดลองที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเกิน 0.5 มม. และมีจำนวนเซลล์มากกว่า 1,000 เซลล์ ผู้เขียนได้ทดสอบเซลล์ดังกล่าวเพื่อดูว่าต้านทานต่อ 5-fluorouracil ในปริมาณที่ไม่เป็นอันตรายหรือไม่ และศึกษาความสามารถในการสร้างจำนวนใหม่ในไขกระดูกของสัตว์ที่ได้รับรังสีที่เป็นอันตรายถึงชีวิต ตามพารามิเตอร์ที่กำหนด เซลล์ที่แยกออกมาแทบจะไม่สามารถแยกแยะได้จาก HSC และได้รับสัญลักษณ์ย่อว่า HPP-CFC ซึ่งก็คือเซลล์ที่สร้างกลุ่มเซลล์ที่มีศักยภาพในการแบ่งตัวสูง

การค้นหาวิธีแยกเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดที่มีคุณภาพดีขึ้นยังคงดำเนินต่อไป อย่างไรก็ตาม เซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดมีสัณฐานวิทยาคล้ายคลึงกับลิมโฟไซต์ และประกอบด้วยกลุ่มเซลล์ที่ค่อนข้างเป็นเนื้อเดียวกัน โดยมีนิวเคลียสเกือบกลม โครมาตินกระจายตัวละเอียด และไซโทพลาซึมเบโซฟิลิกอ่อนจำนวนเล็กน้อย จำนวนที่แน่นอนของพวกมันยังยากที่จะระบุได้ สันนิษฐานว่า HSC ในไขกระดูกของมนุษย์จะเกิดขึ้นในอัตรา 1 ต่อเซลล์ที่มีนิวเคลียส 106 เซลล์

การระบุเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือด

เพื่อปรับปรุงคุณภาพการระบุเซลล์ต้นกำเนิดของเม็ดเลือด จะต้องมีการศึกษาแบบต่อเนื่องหรือพร้อมกัน (บนเครื่องเรียงลำดับหลายช่อง) ของสเปกตรัมของแอนติเจนที่ผูกติดกับเยื่อหุ้มเซลล์ และใน HSC ฟีโนไทป์ CD34+CD38 ควรผสมผสานกับการไม่มีเครื่องหมายการแยกความแตกต่างเชิงเส้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งแอนติเจนของเซลล์ที่มีภูมิคุ้มกัน เช่น CD4 อิมมูโนโกลบูลินพื้นผิว และไกลโคโฟริน

โครงร่างการสร้างภาพของเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดเกือบทั้งหมดรวมถึงการกำหนดแอนติเจน CD34 ไกลโคโปรตีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลประมาณ 110 kDa ซึ่งมีตำแหน่งไกลโคไซเลชันหลายตำแหน่ง จะถูกแสดงออกบนเยื่อหุ้มเซลล์พลาสมาหลังจากการกระตุ้นยีนที่เกี่ยวข้องซึ่งอยู่บนโครโมโซม 1 หน้าที่ของโมเลกุล CD34 เกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดในระยะเริ่มต้นกับฐานของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันของไขกระดูกที่ควบคุมโดย L-selectin อย่างไรก็ตาม ควรจำไว้ว่าการมีแอนติเจน CD34 อยู่บนพื้นผิวเซลล์ช่วยให้สามารถประเมินเนื้อหา HSC ในสารแขวนลอยของเซลล์เบื้องต้นได้เท่านั้น เนื่องจากแอนติเจน CD34 ยังถูกแสดงออกโดยเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดอื่นๆ ตลอดจนเซลล์เนื้อเยื่อเกี่ยวพันของไขกระดูกและเซลล์เยื่อบุผนังหลอดเลือดด้วย

ในระหว่างการแบ่งตัวของเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือด การแสดงออกของ CD34 จะลดลงอย่างถาวร เซลล์เม็ดเลือดแดง เม็ดเลือดขาว และเซลล์ต้นกำเนิดที่รับโมโนไซต์จะแสดงแอนติเจน CD34 ออกมาอย่างอ่อนหรือไม่แสดงแอนติเจน CD34 บนพื้นผิวของเซลล์เลย (ฟีโนไทป์ CD34) แอนติเจน CD34 จะไม่ถูกตรวจพบบนเยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์ไขกระดูกที่แบ่งตัวแล้วและเซลล์เม็ดเลือดที่โตเต็มที่

ควรสังเกตว่าในพลวัตของการแบ่งตัวของเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือด ไม่เพียงแต่ระดับการแสดงออกของ CD34 จะลดลงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการแสดงออกของแอนติเจน CD38 ซึ่งเป็นไกลโคโปรตีนในเยื่อหุ้มเซลล์ที่มีน้ำหนักโมเลกุล 46 kDa ซึ่งมีกิจกรรม NAD-glycohydrolase และ ADP-ribosyl cyclase เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งบ่งชี้ถึงการมีส่วนร่วมในการขนส่งและสังเคราะห์ ADP-ribose ดังนั้น ความเป็นไปได้ของการควบคุมระดับความมุ่งมั่นของเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดจึงปรากฏขึ้น ประชากรของเซลล์ที่มีฟีโนไทป์ CD34+CD38+ ซึ่งประกอบเป็น 90 ถึง 99% ของเซลล์ไขกระดูกที่มี CD34 เป็นบวก มีเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพในการแบ่งตัวและการแบ่งตัวที่จำกัด ในขณะที่เซลล์ที่มีฟีโนไทป์ CD34+CD38 สามารถอ้างบทบาทของ HSC ได้

ประชากรเซลล์ไขกระดูกที่อธิบายด้วยสูตร CD34+CD38- ประกอบด้วยเซลล์ต้นกำเนิดดั้งเดิมจำนวนค่อนข้างมากที่สามารถแยกความแตกต่างในทิศทางของเม็ดเลือดขาวและเม็ดเลือดขาวชนิดลิมฟอยด์ ภายใต้เงื่อนไขของการเพาะเลี้ยงเซลล์ที่มีฟีโนไทป์ CD34+CD38- ในระยะยาว จะสามารถได้รับองค์ประกอบที่โตเต็มที่ของเลือดทั้งหมด ได้แก่ นิวโทรฟิล อีโอซิโนฟิล บาโซฟิล โมโนไซต์ เมกะคารีโอไซต์ เม็ดเลือดแดง และลิมฟอยด์

เมื่อไม่นานมานี้ ได้มีการค้นพบว่าเซลล์ที่มี CD34 เป็นบวกจะแสดงเครื่องหมายอีก 2 ตัว คือ AC133 และ CD90 (Thy-1) ซึ่งใช้ในการระบุเซลล์ต้นกำเนิดของเม็ดเลือดด้วย แอนติเจน Thy-1 แสดงออกร่วมกับตัวรับ CD117 (c-kit) บนเซลล์ CD34+ ของไขกระดูก สายสะดือ และเลือดส่วนปลาย แอนติเจน Thy-1 เป็นไกลโคโปรตีนที่จับกับฟอสฟาติดิลอิโนซิทอลบนพื้นผิวที่มีน้ำหนักโมเลกุล 25-35 kDa ซึ่งมีส่วนร่วมในกระบวนการยึดเกาะเซลล์ ผู้เขียนบางคนเชื่อว่าแอนติเจน Thy-1 เป็นเครื่องหมายของเซลล์ที่มี CD34 เป็นบวกที่ยังไม่โตเต็มที่ เซลล์ที่แบ่งตัวเองด้วยฟีโนไทป์ CD34+Thy-1+ จะก่อให้เกิดสายพันธุ์ที่เพาะเลี้ยงในระยะยาวโดยสร้างเซลล์ลูกขึ้นมา สันนิษฐานว่าแอนติเจน Thy-1 จะปิดกั้นสัญญาณควบคุมที่ทำให้การแบ่งเซลล์หยุดชะงัก แม้ว่าเซลล์ CD34+Thy1+ จะสามารถขยายพันธุ์ได้ด้วยตัวเองและสร้างสายพันธุ์ที่เพาะเลี้ยงไว้ในระยะยาวได้ แต่ไม่สามารถระบุลักษณะทางฟีโนไทป์ของเซลล์ได้จาก HSC เพียงเซลล์เดียวได้ เนื่องจากปริมาณ Thy-1+ ในมวลรวมขององค์ประกอบเซลล์ที่เป็นบวกต่อ CD34 อยู่ที่ประมาณ 50% ซึ่งมากกว่าจำนวนเซลล์สร้างเม็ดเลือดอย่างมาก

การระบุเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดที่น่าสนใจยิ่งขึ้นควรระบุด้วย AC133 ซึ่งเป็นเครื่องหมายแอนติเจนของเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือด ซึ่งการแสดงออกนี้ตรวจพบครั้งแรกในเซลล์ตับของตัวอ่อน AC133 เป็นไกลโคโปรตีนที่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งปรากฏบนพื้นผิวของเยื่อหุ้มเซลล์ในระยะเริ่มแรกของการสุกของ HSC ซึ่งเป็นไปได้ว่าเกิดขึ้นก่อนแอนติเจน CD34 ด้วยซ้ำ จากการศึกษาของ A. Petrenko และ V. Grishchenko (2003) พบว่า AC133 มีการแสดงออกในเซลล์ตับของตัวอ่อนที่ตรวจพบ CD34 ในเชิงบวกสูงถึง 30%

ดังนั้น โปรไฟล์ฟีโนไทป์ในอุดมคติของเซลล์ต้นกำเนิดของเม็ดเลือด ตามแนวคิดปัจจุบัน ประกอบด้วยโครงร่างของเซลล์ ซึ่งส่วนโค้งควรประกอบด้วยการกำหนดค่าของแอนติเจน CD34, AC133 และ Thy-1 แต่ไม่มีพื้นที่สำหรับการฉายภาพระดับโมเลกุลของ CD38, HLA-DR และเครื่องหมายการแยกความแตกต่างเชิงเส้น GPA, CD3, CD4, CD8, CD10, CD14, CD16, CD19, CD20

การเปลี่ยนแปลงของลักษณะทางฟีโนไทป์ของ HSC อาจเป็นการรวมกันของ CD34+CD45RalowCD71low เนื่องจากคุณสมบัติของเซลล์ที่อธิบายด้วยสูตรนี้ไม่แตกต่างจากพารามิเตอร์การทำงานของเซลล์ที่มีฟีโนไทป์ CD34+CD38 นอกจากนี้ HSC ของมนุษย์สามารถระบุได้จากลักษณะทางฟีโนไทป์ CD34+Thy-1+CD38Iow/'c-kit /low - มีเพียง 30 เซลล์เท่านั้นที่ฟื้นฟูการสร้างเม็ดเลือดได้อย่างสมบูรณ์ในหนูที่ได้รับรังสีที่เป็นอันตรายถึงชีวิต

การวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดซึ่งมีความสามารถในการขยายพันธุ์และแยกตัวเป็นองค์ประกอบเซลล์อื่นๆ เป็นระยะเวลา 40 ปี เริ่มต้นด้วยการวิเคราะห์ลักษณะทางฟีโนไทป์ทั่วไปของเซลล์ไขกระดูก ซึ่งทำให้สามารถพิสูจน์การใช้การปลูกถ่ายไขกระดูกเพื่อรักษาโรคต่างๆ ของระบบเม็ดเลือดได้ เซลล์ต้นกำเนิดชนิดใหม่ที่ค้นพบในภายหลังยังไม่ได้รับการใช้อย่างแพร่หลายในทางคลินิก ในเวลาเดียวกัน เซลล์ต้นกำเนิดจากเลือดจากสายสะดือและตับจากตัวอ่อนสามารถขยายขอบเขตของการปลูกถ่ายเซลล์ได้อย่างมาก ไม่เพียงแต่ในด้านโลหิตวิทยาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงด้านการแพทย์อื่นๆ ด้วย เนื่องจากเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดเหล่านี้แตกต่างจากเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดจากไขกระดูกทั้งในด้านลักษณะเชิงปริมาณและเชิงคุณภาพ

ปริมาตรของมวลเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดที่จำเป็นสำหรับการปลูกถ่ายมักจะได้รับจากไขกระดูก เลือดส่วนปลายและเลือดจากสายสะดือ และตับของตัวอ่อน นอกจากนี้ เซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดสามารถได้รับในหลอดทดลองโดยการเพิ่มจำนวนเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือด (ESC) ที่มีการแบ่งตัวแบบกำหนดเป้าหมายในภายหลังเป็นองค์ประกอบของเซลล์เม็ดเลือด A. Petrenko, V. Grishchenko (2003) สังเกตเห็นความแตกต่างที่สำคัญในคุณสมบัติทางภูมิคุ้มกันและความสามารถในการฟื้นฟูการสร้างเม็ดเลือดของ HSC จากแหล่งกำเนิดที่แตกต่างกัน ซึ่งเกิดจากอัตราส่วนที่ไม่เท่ากันของเซลล์ต้นกำเนิดที่สร้างเม็ดเลือดได้ในระยะแรกและเซลล์ต้นกำเนิดที่ถูกสร้างขึ้นในระยะหลังที่มีอยู่ในแหล่งกำเนิด นอกจากนี้ เซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดที่ได้จากแหล่งกำเนิดที่แตกต่างกันนั้นมีลักษณะเฉพาะโดยความสัมพันธ์เชิงปริมาณและเชิงคุณภาพของเซลล์ที่ไม่ใช่เม็ดเลือดที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง

ไขกระดูกได้กลายเป็นแหล่งเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดแบบดั้งเดิมไปแล้ว เซลล์ไขกระดูกที่แขวนลอยได้มาจากกระดูกเชิงกรานหรือกระดูกอกโดยการล้างภายใต้การดมยาสลบเฉพาะที่ เซลล์แขวนลอยที่ได้ด้วยวิธีนี้จะมีลักษณะไม่เหมือนกันและประกอบด้วยเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือด องค์ประกอบของเซลล์สโตรมา เซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดที่ถูกสร้างขึ้นจากเม็ดเลือดขาวชนิดไมอีลอยด์และเม็ดเลือดขาวชนิดลิมฟอยด์ รวมถึงองค์ประกอบของเลือดที่โตเต็มที่ จำนวนเซลล์ที่มีฟีโนไทป์ CD34+ และ CD34+CD38 ในเซลล์โมโนนิวเคลียร์ของไขกระดูกอยู่ที่ 0.5-3.6 และ 0-0.5% ตามลำดับ เลือดส่วนปลายหลังจากการเคลื่อนย้ายเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดที่เหนี่ยวนำโดย G-CSF จะมีเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือด CD34+ 0.4-1.6% และเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือด CD34+CD38 0-0.4%

เปอร์เซ็นต์ของเซลล์ที่มี immunophenotypes CD34+CD38 และ CD34+ สูงกว่าในเลือดจากสายสะดือ คือ 0-0.6 และ 1-2.6% และตรวจพบจำนวนสูงสุดในเซลล์สร้างเม็ดเลือดของตับตัวอ่อน คือ 0.2-12.5 และ 2.3-35.8% ตามลำดับ

อย่างไรก็ตาม คุณภาพของวัสดุที่ปลูกถ่ายนั้นไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับจำนวนเซลล์ CD34+ ที่มีอยู่ในนั้นเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับกิจกรรมการทำงานของเซลล์ด้วย ซึ่งสามารถประเมินได้จากระดับการสร้างโคโลนีในร่างกาย (การสร้างไขกระดูกใหม่ในสัตว์ที่ได้รับรังสีอันตรายถึงชีวิต) และในหลอดทดลอง - โดยการเติบโตของโคโลนีบนอาหารกึ่งเหลว ปรากฏว่ากิจกรรมการสร้างโคโลนีและการแพร่กระจายของเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดที่มีฟีโนไทป์ HLA-DR CD34+CD38 ที่แยกได้จากตับของตัวอ่อน ไขกระดูกของทารกในครรภ์ และเลือดจากสายสะดือนั้นเกินศักยภาพในการสร้างโคโลนีและการแพร่กระจายของเซลล์เม็ดเลือดในไขกระดูกและเลือดส่วนปลายของผู้ใหญ่อย่างมีนัยสำคัญ การวิเคราะห์เชิงปริมาณและเชิงคุณภาพของ HSC จากแหล่งกำเนิดต่างๆ เผยให้เห็นความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทั้งในเนื้อหาที่สัมพันธ์กันในเซลล์ที่แขวนลอยและความสามารถในการทำงาน พบจำนวนเซลล์ CD34+ สูงสุด (24.6%) ในวัสดุที่ปลูกถ่ายที่ได้จากไขกระดูกของทารกในครรภ์ ไขกระดูกของผู้ใหญ่ประกอบด้วยองค์ประกอบของเซลล์ที่มี CD34 เป็นบวก 2.1% ในเซลล์โมโนนิวเคลียร์ในเลือดส่วนปลายของผู้ใหญ่ มีเพียง 0.5% เท่านั้นที่มีฟีโนไทป์ CD34+ ในขณะที่ในเลือดสายสะดือมีจำนวนถึง 2% ในเวลาเดียวกัน ความสามารถในการสร้างโคโลนีของเซลล์ CD34+ ในไขกระดูกของทารกในครรภ์สูงกว่าความสามารถในการเติบโตแบบโคลนของเซลล์เม็ดเลือดในไขกระดูกของผู้ใหญ่ถึง 2.7 เท่า และเซลล์เม็ดเลือดจากสายสะดือสร้างโคโลนีได้มากกว่าองค์ประกอบของเม็ดเลือดที่แยกได้จากเลือดส่วนปลายของผู้ใหญ่อย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งอยู่ที่ 65.5 และ 40.8 โคโลนีต่อ 105 เซลล์ ตามลำดับ

ความแตกต่างในกิจกรรมการแพร่พันธุ์และความสามารถในการสร้างโคโลนีของเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดนั้นสัมพันธ์ไม่เพียงแต่กับระดับความสมบูรณ์ที่แตกต่างกันเท่านั้น แต่ยังสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมตามธรรมชาติของเซลล์ด้วย เป็นที่ทราบกันดีว่าความเข้มข้นของการแพร่พันธุ์และอัตราการแยกตัวของเซลล์ต้นกำเนิดนั้นถูกกำหนดโดยผลการควบคุมแบบบูรณาการของระบบปัจจัยการเจริญเติบโตและไซโตไคน์ที่มีส่วนประกอบหลายส่วนซึ่งผลิตขึ้นทั้งจากเซลล์ต้นกำเนิดเองและจากองค์ประกอบเซลล์ของสภาพแวดล้อมเมทริกซ์-สโตรมาของพวกมัน การใช้ประชากรเซลล์ที่บริสุทธิ์และสื่อที่ปราศจากซีรั่มสำหรับการเพาะเลี้ยงเซลล์ทำให้สามารถระบุปัจจัยการเจริญเติบโตที่มีผลกระตุ้นและยับยั้งเซลล์ต้นกำเนิดในระดับต่างๆ เซลล์ต้นกำเนิด และเซลล์ที่ทำหน้าที่ในทิศทางเชิงเส้นหนึ่งหรืออีกทิศทางหนึ่งได้ ผลการศึกษาบ่งชี้ได้อย่างน่าเชื่อได้ว่า HSC ที่ได้จากแหล่งที่มีระดับการพัฒนาออนโทเจเนติกส์ที่แตกต่างกันนั้นแตกต่างกันทั้งในเชิงลักษณะและการทำงาน HSC ในระยะเริ่มต้นของออนโทเจเนติกส์นั้นมีลักษณะเฉพาะคือมีศักยภาพในการสืบพันธุ์ด้วยตัวเองสูงและมีกิจกรรมการแพร่พันธุ์สูง เซลล์ดังกล่าวจะมีลักษณะเฉพาะคือมีเทโลเมียร์ยาวขึ้นและจะผ่านกระบวนการสร้างสายเซลล์เม็ดเลือดทั้งหมด การตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันต่อเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดจากตัวอ่อนจะล่าช้า เนื่องจากเซลล์ดังกล่าวแสดงโมเลกุล HLA ออกมาอย่างอ่อน เซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดจากตัวอ่อนจะมีระดับของเนื้อหาที่สัมพันธ์กัน ความสามารถในการสร้างเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดจากตัวอ่อน และจำนวนสายเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดที่เซลล์ต้นกำเนิดสร้างขึ้นนั้นแตกต่างกันอย่างชัดเจน ได้แก่ เซลล์ CD34+ ของตับตัวอ่อน > เซลล์ CD34+ ของเลือดจากสายสะดือ > เซลล์ CD34+ ของไขกระดูก สิ่งสำคัญคือความแตกต่างดังกล่าวไม่ได้เกิดขึ้นเฉพาะในช่วงพัฒนาการของมนุษย์ในช่วงแรก ระยะหลังคลอด และช่วงหลังคลอดเท่านั้น แต่ยังเกิดขึ้นตลอดช่วงพัฒนาการทั้งหมดด้วย กิจกรรมการแพร่พันธุ์และการสร้างอาณานิคมของ HSC ที่ได้รับจากไขกระดูกหรือเลือดส่วนปลายของผู้ใหญ่จะแปรผกผันกับอายุของผู้บริจาค