EXPERIMENAL TRANSPLANTATION

EXPERIMENTÁLNÍ TRANSPLANTACE KRVETVORNÉ TKÁNĚ : 

EXPERIMENTÁLNÍ TRANSPLANTACE KRVETVORNÉ TKÁNĚ 7. ŘÍJNA 2009 Společný seminář ÚHKT, 1. interní kliniky VFN a 1. LF UK a Centra experimentální hematologie UK v Praze

OSNOVA : 

OSNOVA 1. Kmenová buňka a experimentální hematologie 2. Od experimentální hematologie ke klinickým transplantacím 3. Experimentální transplantace a niche pro kmenové buňky 4. Transplantace bez předcházející přípravy příjemců 5. „Otvírání“ nichí 6. „Zavírání“ nichí 7. Tolerance krvetvorných kmenových buněk 8. Osud buněk kostní dřeně vstřiknutých do krevního oběhu 9. Shrnutí

Slide 3: 

1. Kmenová buňka a experimentální hematologie

Kmenové buňky : 

Kmenové buňky Základem transplantací krvetvorné tkáně byl a je koncept přítomnosti kmenových buněk v krvetvorné tkáni.

Koncept kmenových buněk : 

Koncept kmenových buněk Koncept "kmenových buněk" pochází z hematologie. Vznikl v souvislosti s poznatky o stálé obnově krevních buněk činností kostní dřeně. Samotný pojem „kmenová buňka“ je přičítán Alexandrovi Maximovi (1974 - 1929) experimentálnímu patologovi, histologovi a anatomovi, který se narodil, studoval a pracoval v Petrohradě, přechodně na univerzitách v Německu, v posledních letech svého života byl profesorem anatomie Chicagu.

Der Lymphozyt als gemeinsame Stammzelle der verschiedenen Blutelemente in der embryonalen …A. Maximow - Folia Haematologica, 1909 : 

Der Lymphozyt als gemeinsame Stammzelle der verschiedenen Blutelemente in der embryonalen …A. Maximow - Folia Haematologica, 1909

Experimentální hematologie : 

Experimentální hematologie Až do poloviny 50. let nebylo možné koncepci kmenových buněk experimentálně ověřit a zkoumat. Tato situace se změnila až v souvislosti s intenzivním studiem účinku ionizujícího záření na organismy po druhé světové válce. Průkopnické práce učinil i vědec, který se narodil v Olomouci, studoval lékařství v Praze a výzkumu v oblasti experimentální hematologie se začal věnovat kolem r. 1950 v USA - George Brecher (1913 – 2004).

Kmenové buňky krvetvorné tkáně : 

Kmenové buňky krvetvorné tkáně Přímý důkaz o existenci kmenové buňky krvetvorné tkáně je až z r. 1956 – Gerard Ford (Oxford) První transplantace kostní dřeně lidem (neúspěšné) jsou z r. 1957 (Donald Thomas - USA, George Mathé - Francie) Přímý výzkum krvetvorných kmenových buněk umožnila metoda „slezinných kolonií“ (McCulloch a Till, 1961)

Slezina myši, které byla před 8 dny ozářena smrtelnou dávkou ionizujícího záření a do krevního oběhu jí bylo vstřiknuto 100 tisíc buněk kostní dřeně od zdravého myšího dárce. : 

Slezina myši, které byla před 8 dny ozářena smrtelnou dávkou ionizujícího záření a do krevního oběhu jí bylo vstřiknuto 100 tisíc buněk kostní dřeně od zdravého myšího dárce.

Slide 11: 

2. Od experimentální hematologie ke klinickým transplantacím

Dr. E. Donnall Thomas : 

Dr. E. Donnall Thomas "studies of immunology and irradiation biology in dogs, borrowing knowledge of histocompatibility from other research efforts, the assembly and training of a critical care team of nurses and, finally, the demonstration that some patients with advanced leukemia, aplastic anemia or genetic diseases could be cured by marrow transplantation," Thomas wrote in his 1990 Nobel prize address.

Slide 15: 

Appelbaum F. N Engl J Med 2007;357:1472-1475 Timeline Showing Numbers of Bone Marrow Transplantations and Advances in the Field, 1957-2006

Slide 16: 

3. Experimentální transplantace a niche pro kmenové buňky

Experimentální transplantace(syngenní, kongenní) : 

Experimentální transplantace(syngenní, kongenní) Kongenní myši Ly5.1 vs Ly5.2 nebo myši, jejichž buňky jsou označeny fluorescenčním proteinem (GFP) Možnost celotělového ozáření Různé jiné myeloablativní režimy Možnost retransplantace aj.

Chimerická kostní dřeň manifestující se v krvi buď částečným nebo úplným chimerismem (příjemce A, dárce B) : 

Chimerická kostní dřeň manifestující se v krvi buď částečným nebo úplným chimerismem (příjemce A, dárce B)

Krvetvorné kmenové buňky a jejich niche (hnízda) : 

Krvetvorné kmenové buňky a jejich niche (hnízda) Koncept „nichí“ („hnízd“) pro kmenové buňky byl poprvé formulován pro krvetvornou tkáň v souvislostí s její experimentální transplantací (1978) Experimentálně byl prokázán v reprodukčních orgánech mouchy (Drosofily) a následně i pro krvetvornou tkáň

Osteoblast a hematopoetické „niche“ (z Wilson A et al, Ann. N.Y.Acad.Sci. 2007) : 

Osteoblast a hematopoetické „niche“ (z Wilson A et al, Ann. N.Y.Acad.Sci. 2007)

Niche pro jednu nebo více kmenových buněk : 

Niche pro jednu nebo více kmenových buněk

Zachycení („homing“) a uhnízdění „lodgment nebo seeding“) transplantovaných kmenových a progenitorových buněk : 

Zachycení („homing“) a uhnízdění „lodgment nebo seeding“) transplantovaných kmenových a progenitorových buněk

Slide 25: 

4. Transplantace bez předcházející přípravy příjemců

Experimentální transplantace normálním příjemcům : 

Experimentální transplantace normálním příjemcům Masivní transplantace kostní dřeně normálním myším v množství odpovídající přibližně celkovému množství buněk myší kostní dřeně vyústí v žádný nebo jen velmi malý chimerismus, který vzácně převýší 5 % krevních buněk z transplantátu – přesto toto bylo základem redukovaných režimů přípravy pacientů k transplantaci.

Slide 27: 

5. „Otvírání“ nichí

Experimentální transplantace po poškození krvetvorné tkáně příjemců - ozáření : 

Experimentální transplantace po poškození krvetvorné tkáně příjemců - ozáření Ozáření příjemců stejně velkého transplantátu zvyšující se dávkou subletálního ozáření, prediktabilním způsobem, v zásadě lineárně s dávkou záření, určuje stupeň výsledného chimerismu.

Slide 29: 

Ozáření 0-7 GyTransplantace 0,5 femuruChimerismus po 1 měsíci (STRC) a po 3 měsících (LTRC)

Experimentální transplantace po poškození krvetvorné tkáně příjemců - cytostatiky : 

Experimentální transplantace po poškození krvetvorné tkáně příjemců - cytostatiky Poškození krvetvorné tkáně cytostatiky je v experimentu mnohem méně účinné a méně prediktabilní pro výsledný chimerismus v porovnání s ozářením.

CY – 135 mg/kgHU – 800 mg/kgAraC – 200 mg/kg5-FU – 150 mg/kg : 

CY – 135 mg/kgHU – 800 mg/kgAraC – 200 mg/kg5-FU – 150 mg/kg Transplantace 30 mil. buněk 1 den po cytostatiku

CY – 135 mg/kgHU – 800 mg/kgAraC – 200 mg/kg5-FU – 150 mg/kg : 

CY – 135 mg/kgHU – 800 mg/kgAraC – 200 mg/kg5-FU – 150 mg/kg Vícenásobné dávky – interval 1 denTransplantace 30 mil. buněk 1 day po poslední dávce

Slide 35: 

6. „Zavírání“ nichí

Osteoblast a hematopoetické „niche“ (z Wilson A et al, Ann. N.Y.Acad.Sci. 2007) : 

Osteoblast a hematopoetické „niche“ (z Wilson A et al, Ann. N.Y.Acad.Sci. 2007)

Osteoblast a hematopoetické „niche“ (z Wilson A et al, Ann. N.Y.Acad.Sci. 2007) : 

Osteoblast a hematopoetické „niche“ (z Wilson A et al, Ann. N.Y.Acad.Sci. 2007)

Slide 44: 

7. Tolerance krvetvorných kmenových buněk k anoxii, acidóze a substrátovému hladovění (úplné „teplé“ nebo „studené“ ischémii krvetvorné tkáně

Transplantace kostní dřeně získané post mortem : 

Transplantace kostní dřeně získané post mortem

Přihojení buněk kadaverózní kostní dřeně po transplantaci : 

Přihojení buněk kadaverózní kostní dřeně po transplantaci

Přihojení buněk kadaverózní kostní dřeně po transplantaci : 

Přihojení buněk kadaverózní kostní dřeně po transplantaci

Slide 48: 

8. Osud buněk kostní dřeně vstřiknutých do krevního oběhu

Co se stane s buňkami kostní dřeně po jejich vstřiknutí do krevního oběhu? : 

Co se stane s buňkami kostní dřeně po jejich vstřiknutí do krevního oběhu? 50 milionů (asi 1/8 z celkového množství buněk v jedné myši) buněk kostní dřeně obsahujících GFP je vstřiknuto do krevního oběhu a následně jsou některé orgány vyšetřeny na fluorescenci v i-Boxu.

Slide 52: 

Transplantace 50 mil. GFP buněk kostní dřeně do: neozářeného příjemce ozářeného 9 Gy Analýza chimerismu průtokovou cytometrií

SHRNUTÍ : 

SHRNUTÍ Rychlé a účinné metody sledování výsledku trasnsplantace krvetvorné tkáně u myší a skutečnost, že je možné provádět transplantace v syngenním imunologickém prostředí, umožňují výzkum biologických principů podmiňujících transplantaci krvetorné tkáně. DĚKUJEME ZA VÁŠ ZÁJEM

Slide 56: 

Můžeme zvýšit dávkou záření přihojení? (Cyklofosfamid 135 mg/kg, 4 mil. buněk kostní dřeně)

Slide 57: 

Copyright ©2008 American Society of Hematology. Copyright restrictions may apply. Papayannopoulou, T. et al. Blood 2008;111:3923-3930

Slide 58: 

Kombinace cytostatika s ozářením (Cyklofosfamid 135 mg/kg, 4 Gy, 4 mil. buněk kostní dřeně)

Slide 59: 

Vychytání transplantovaných kmenových buněk z oběhu do kostní dřeně (z Peled et al., Blood 2000; 95:3289)

Stav buněk kostní dřeně po 1 hodině ischemie v 37st. C : 

Stav buněk kostní dřeně po 1 hodině ischemie v 37st. C

Slide 61: 

Osud kmenových buněk vstupujících do kostní dřeně