Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mất trạng thái ngủ và khả năng tự tái tạo của tế bào gốc huyết học trong một môi trường khối u bạch cầu in vitro
Tóm tắt
Tế bào bạch cầu và tế bào gốc trung mô tương tác trong môi trường khối u bạch cầu và tác động lẫn nhau một cách khác nhau. Sự tương tác này cũng có những tác động quan trọng đến sinh học và chức năng của tế bào gốc huyết học (HSC). Nghiên cứu này đánh giá tiềm năng tự tái tạo và trạng thái ngủ của tế bào gốc huyết học con người trong một môi trường khối u bạch cầu in vitro mà không có tế bào bạch cầu. Một môi trường khối u bạch cầu đã được thiết lập bằng cách đồng nuôi tế bào gốc trung mô với một môi trường huyết thanh ướp lạnh từ dòng tế bào bạch cầu (REH). Sau 3 ngày, môi trường ướp lạnh REH được loại bỏ và tế bào CD34+ được tách ra với mật độ lên đến 100.000 tế bào/ml được thêm vào môi trường khối u bạch cầu. Đánh giá tế bào CD34+ (chu trình tế bào, biểu hiện gen tự tái tạo và khả năng di cư) được thực hiện sau 3 ngày đồng nuôi tiếp theo. Ngoài ra, chúng tôi cũng điều tra sơ bộ các yếu tố hòa tan có mặt trong môi trường khối u bạch cầu và tác động của chúng lên các tế bào gốc trung mô. Ý nghĩa thống kê được đánh giá bằng kiểm định t của Student hoặc kiểm định không tham số Kolmogorov–Smirnov. Bằng cách đồng nuôi tế bào gốc trung mô bình thường với môi trường ướp lạnh REH, chúng tôi đã chỉ ra rằng các tế bào gốc huyết học, thường ở trạng thái ngủ, đã bước vào chu trình tế bào và phát triển. Sự mất trạng thái ngủ này đi kèm với sự gia tăng biểu hiện của Ki-67 và c-Myc, hai dấu hiệu nổi tiếng liên quan đến sự phát triển tế bào. Hai yếu tố điều chỉnh trung tâm của trạng thái ngủ, GATA2 và p53, cũng bị giảm điều hòa. Quan trọng, hai gen liên quan đến tự tái tạo HSC, Klf4 và enzym N-methyltransferase histone-lysine Ezh2, cũng bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Ngược lại, biểu hiện c-Kit, thụ thể yếu tố tế bào gốc, đã được tăng cường ở tế bào gốc huyết học so với môi trường bình thường. Thú vị là các tế bào gốc trung mô được ủ với môi trường ướp lạnh REH đã ngừng phát triển, xuất hiện hình dạng phẳng với sự xuất hiện của những vacuoles nhỏ và quan trọng hơn, trở nên dương tính với hoạt động beta-galactosidase liên quan đến lão hóa. Đánh giá môi trường ướp lạnh bạch cầu đã cho thấy sự gia tăng IL-6 và IL-8, cho thấy rằng những cytokine này có thể là nguyên nhân gây ra những thay đổi quan sát được. Kết quả của chúng tôi cho thấy sự mất trạng thái ngủ và tự tái tạo bị ảnh hưởng nghiêm trọng trong môi trường khối u bạch cầu này. Môi trường khối u bạch cầu in vitro được thiết lập mà không có tế bào bạch cầu, sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc đánh giá biểu hiện gen HSC và phát triển các tác nhân điều trị nhằm trung hòa các yếu tố hòa tan và đường dẫn truyền tín hiệu tế bào liên quan đến những thay đổi của HSC.
Từ khóa
#tế bào gốc huyết học #môi trường khối u bạch cầu #tự tái tạo #trạng thái ngủ #tương tác tế bàoTài liệu tham khảo
Seita J, Weissman IL. Hematopoietic stem cell: self-renewal versus differentiation. Wiley Interdiscip Rev Syst Biol Med. 2010;2(6):640–53.
Rieger MA, Schroeder T. Hematopoiesis. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2012;4(12):a008250.
Mosaad YM. Hematopoietic stem cells: an overview. Transfus Apher Sci. 2014;51(3):68–82.
Schofield R. The relationship between the spleen colony-forming cell and the haemopoietic stem cell. Blood Cells. 1978;4(1–2):7–25.
Hao S, Chen C, Cheng T. Cell cycle regulation of hematopoietic stem or progenitor cells. Int J Hematol. 2016;103(5):487–97.
Wang Z, Ema H. Mechanisms of self-renewal in hematopoietic stem cells. Int J Hematol. 2016;103(5):498–509.
Nwajei F, Konopleva M. The bone marrow microenvironment as niche retreats for hematopoietic and leukemic stem cells. Adv Hematol. 2013;2013:953982.
Mendelson A, Frenette PS. Hematopoietic stem cell niche maintenance during homeostasis and regeneration. Nat Med. 2014;20(8):833–46.
Mendez-Ferrer S, et al. Mesenchymal and haematopoietic stem cells form a unique bone marrow niche. Nature. 2010;466(7308):829–34.
Ehninger A, Trumpp A. The bone marrow stem cell niche grows up: mesenchymal stem cells and macrophages move in. J Exp Med. 2011;208(3):421–8.
Bradford GB, et al. Quiescence, cycling, and turnover in the primitive hematopoietic stem cell compartment. Exp Hematol. 1997;25(5):445–53.
Passegue E. Hematopoietic stem cells, leukemic stem cells and chronic myelogenous leukemia. Cell Cycle. 2005;4(2):266–8.
Yamaguchi M, et al. Different adhesive characteristics and VLA-4 expression of CD34(+) progenitors in G0/G1 versus S+ G2/M phases of the cell cycle. Blood. 1998;92(3):842–8.
Perdomo-Arciniegas AM, Vernot JP. Co-culture of hematopoietic stem cells with mesenchymal stem cells increases VCAM-1-dependent migration of primitive hematopoietic stem cells. Int J Hematol. 2011;94(6):525–32.
Cheung TH, Rando TA. Molecular regulation of stem cell quiescence. Nat Rev Mol Cell Biol. 2013;14(6):329–40.
Arai F, et al. Tie2/angiopoietin-1 signaling regulates hematopoietic stem cell quiescence in the bone marrow niche. Cell. 2004;118(2):149–61.
Yoshihara H, et al. Thrombopoietin/MPL signaling regulates hematopoietic stem cell quiescence and interaction with the osteoblastic niche. Cell Stem Cell. 2007;1(6):685–97.
Thoren LA, et al. Kit regulates maintenance of quiescent hematopoietic stem cells. J Immunol. 2008;180(4):2045–53.
Nie Y, Han YC, Zou YR. CXCR4 is required for the quiescence of primitive hematopoietic cells. J Exp Med. 2008;205(4):777–83.
Cashman J, et al. Stromal-derived factor 1 inhibits the cycling of very primitive human hematopoietic cells in vitro and in NOD/SCID mice. Blood. 2002;99(3):792–9.
Wilson A, Laurenti E, Trumpp A. Balancing dormant and self-renewing hematopoietic stem cells. Curr Opin Genet Dev. 2009;19(5):461–8.
Trumpp A, Essers M, Wilson A. Awakening dormant haematopoietic stem cells. Nat Rev Immunol. 2010;10(3):201–9.
Goodell M. Introduction to a review series on hematopoietic stem cells. Blood. 2015;125(17):2587.
Takizawa H, et al. Dynamic variation in cycling of hematopoietic stem cells in steady state and inflammation. J Exp Med. 2011;208(2):273–84.
Shah N, Oseth L, LeBien TW. Development of a model for evaluating the interaction between human pre-B acute lymphoblastic leukemic cells and the bone marrow stromal cell microenvironment. Blood. 1998;92(10):3817–28.
Douer D, et al. T-cell acute lymphoblastic leukemia with severe leukopenia: evidence for suppression of myeloid progenitor cells by leukemic blasts. Acta Haematol. 1988;80(4):185–9.
Duan CW, et al. Leukemia propagating cells rebuild an evolving niche in response to therapy. Cancer Cell. 2014;25(6):778–93.
Colmone A, et al. Leukemic cells create bone marrow niches that disrupt the behavior of normal hematopoietic progenitor cells. Science. 2008;322(5909):1861–5.
Khalid S, et al. Retrospective review of pediatric patients with acute lymphoblastic leukemia: a single center experience. Indian J Pathol Microbiol. 2010;53(4):704–10.
Dominici M, et al. Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells. The International Society for Cellular Therapy position statement. Cytotherapy. 2006;8(4):315–7.
Rodriguez-Pardo VM, Vernot JP. Mesenchymal stem cells promote a primitive phenotype CD34+ c-kit+ in human cord blood-derived hematopoietic stem cells during ex vivo expansion. Cell Mol Biol Lett. 2013;18(1):11–33.
Ehninger A, et al. Posttranscriptional regulation of c-Myc expression in adult murine HSCs during homeostasis and interferon-alpha-induced stress response. Blood. 2014;123(25):3909–13.
Tsai FY, Orkin SH. Transcription factor GATA-2 is required for proliferation/survival of early hematopoietic cells and mast cell formation, but not for erythroid and myeloid terminal differentiation. Blood. 1997;89(10):3636–43.
Zon LI. Intrinsic and extrinsic control of haematopoietic stem-cell self-renewal. Nature. 2008;453(7193):306–13.
Miyamoto K, et al. Foxo3a is essential for maintenance of the hematopoietic stem cell pool. Cell Stem Cell. 2007;1(1):101–12.
Argiropoulos B, Humphries RK. Hox genes in hematopoiesis and leukemogenesis. Oncogene. 2007;26(47):6766–76.
Karlsson G, et al. Smad4 is critical for self-renewal of hematopoietic stem cells. J Exp Med. 2007;204(3):467–74.
Imperato MR, et al. The RUNX1-PU.1 axis in the control of hematopoiesis. Int J Hematol. 2015;101(4):319–29.
Lataillade JJ, et al. Chemokine SDF-1 enhances circulating CD34(+) cell proliferation in synergy with cytokines: possible role in progenitor survival. Blood. 2000;95(3):756–68.
Lasry A, Ben-Neriah Y. Senescence-associated inflammatory responses: aging and cancer perspectives. Trends Immunol. 2015;36(4):217–28.
Asai T, et al. The p53 tumor suppressor protein regulates hematopoietic stem cell fate. J Cell Physiol. 2011;226(9):2215–21.
Tipping AJ, et al. High GATA-2 expression inhibits human hematopoietic stem and progenitor cell function by effects on cell cycle. Blood. 2009;113(12):2661–72.
Abraham SA, et al. Dual targeting of p53 and c-MYC selectively eliminates leukaemic stem cells. Nature. 2016;534(7607):341–6.
Foudi A, et al. Analysis of histone 2B-GFP retention reveals slowly cycling hematopoietic stem cells. Nat Biotechnol. 2009;27(1):84–90.
Wilson A, et al. Hematopoietic stem cells reversibly switch from dormancy to self-renewal during homeostasis and repair. Cell. 2008;135(6):1118–29.
Huang Y, et al. HDAC1 and Klf4 interplay critically regulates human myeloid leukemia cell proliferation. Cell Death Dis. 2014;5:e1491.
Su IH, et al. Polycomb group protein ezh2 controls actin polymerization and cell signaling. Cell. 2005;121(3):425–36.
Grossmann V, et al. EZH2 mutations and their association with PICALM-MLLT10 positive acute leukaemia. Br J Haematol. 2012;157(3):387–90.
Morris VA, et al. Deregulated KLF4 expression in myeloid leukemias alters cell proliferation and differentiation through microRNA and gene targets. Mol Cell Biol. 2015;36(4):559–73.
Keller JR, Ortiz M, Ruscetti FW. Steel factor (c-kit ligand) promotes the survival of hematopoietic stem/progenitor cells in the absence of cell division. Blood. 1995;86(5):1757–64.
Kimura Y, et al. c-Kit-mediated functional positioning of stem cells to their niches is essential for maintenance and regeneration of adult hematopoiesis. PLoS ONE. 2011;6(10):e26918.
Yoon JY, et al. Association of interleukin-6 and interleukin-8 with poor prognosis in elderly patients with chronic lymphocytic leukemia. Leuk Lymphoma. 2012;53(9):1735–42.
Lu K, et al. The STAT3 inhibitor WP1066 reverses the resistance of chronic lymphocytic leukemia cells to histone deacetylase inhibitors induced by interleukin-6. Cancer Lett. 2015;359(2):250–8.