Analisi ematopoietiche (HSC) della cellula staminale

Le cellule staminali emopoietiche (HSCs) sono più comunemente usate come terapia per i disordini e la leucemia di sangue, ma egualmente sono utilizzate nella medicina a ricupero. Come tale, identificare HSCs e determinare la loro funzionalità sono una parte importante di assicurazione della loro sicurezza in esseri umani.

Illustrazione dei globuli ematologici bianchi e rossi nella circolazione sanguigna - da decade3ddecade3d  | Shutterstock

La derivazione dell'insieme completo dei tipi del globulo si presenta tramite il trattamento di ematopoiesi. Questo termine derivato da due parole greche: haima (sangue) e poiēsis (per produrre qualcosa). Il trattamento comincia al livello delle cellule staminali ematopoietiche (HSCs) situate nel midollo osseo.

Ci sono due marchi di garanzia fondamentali del sistema ematopoietico. Il primo è che il sangue ha un alto volume d'affari, necessitante la produzione dei globuli per miliardi al giorno. Il secondo è quello nell'adulto, tutti gli stirpi di sangue è derivato dalle cellule staminali che risiedono nel midollo osseo, che deve rispondere rapido alle fluttuazioni nella domanda.

Come le cellule staminali ematopoietiche sono identificate?

L'approccio all'identificazione di HSC è basato sull'estrazione popolazioni del candidato del `' da un campione del midollo osseo, seguito da un'analisi per determinare il loro potenziale biologico.

I candidati sono selezionati in base ai criteri definiti, per esempio, la presenza di indicatori caratteristici sulla superficie delle cellule o la forma e la struttura (morfologia). La popolazione più ulteriormente è suddivisa fino ad isolare un sottoinsieme (omogeneo) puro della popolazione.

Che cosa sono i tipi differenti delle cellule trovati nel sangue?

Il sangue è eterogeneo, contenendo una miscela dei tipi differenti delle cellule. Queste celle possono essere raggruppate approssimativamente in:

  • Cellule staminali - caratterizzate dalla loro persistenza in vivo (nell'organismo) come celle a lungo termine (di LT) che persistono per > 6 mesi, del auto-rinnovo perpetuo e celle a breve termine (st), che persistono soltanto per le settimane ai mesi per volta. Gli ultimi possono soltanto sostenere l'ematopoiesi per un tempo limitato.
  • Celle ematopoietiche del progenitore - caratterizzate da una capacità limitata per il auto-rinnovo (multipotency). Queste celle sono impegnate in una via di differenziazione e possono provocare un numero limitato dei tipi delle cellule.
  • Celle mature - comprenda i tipi completamente differenziati delle cellule di finale dei sangue.

LT-HSCs può auto-rinnovare e provocare ST-HSCS, che sono egualmente multipotent, ma dimostrare l'attività più limitata di auto-rinnovo. St-HSCs poi provoca i progenitori multipotent (MPPs), che sono difficili da distinguere da St-HSCs.

St-HSCs provoca i due progenitori di stirpe. I primi sono i progenitori linfoidi comuni (CLPs), che a loro volta provocano T ed i linfociti B come pure celle di uccisore (NK) naturali.

I progenitori mieloidi comuni (CMPs) è i secondi progenitori di stirpe che generano le celle mieloidi completamente differenziate. Questi comprendono, tra l'altro, i globuli rossi (eritrociti) e le celle del sistema immunitario (cioè i granulociti, che includono i neutrofili e dei monociti). I CMP e CLPs sono progenitori multipotent stirpe-specifici e sono individuati distintamente l'uno dall'altro.

Come sono le celle mieloidi del progenitore in una popolazione individuata in vitro?

Ci sono numerosi (fuori dell'organismo) metodi in vitro che sono usati per caratterizzare e contare le celle ematopoietiche acerbe.

L'analisi delle cellule (CFC) di formazione di colonie per i progenitori mieloidi è sia un'analisi quantitativa che qualitativa. È comunemente impiegato dovuto la sue velocità ed affidabilità. L'analisi permette una certa analisi funzionale delle celle presenti. Verifica la capacità a celle di formare i tipi multipli di stirpi, che rappresenta la capacità di differenziare e mantenere l'abilità per il auto-rinnovo.

L'analisi è eseguita nei media semisolidi in presenza delle citochine, che sono richieste per la proliferazione e la maturazione di tutti i globuli. È usata per quantificare i progenitori con la loro capacità di formare le colonie.

Da ispezione delle colonie, l'identificazione retrospettiva di potenziale biologico: cioè, multipotent contro i progenitori limitati di potenza (bipotent, o unipotent, differenziandosi in due o un tipo delle cellule, rispettivamente) dello stirpe mieloide soltanto. Le colonie da un unicellulare sono formate dopo 1-2 settimane in una cultura che contiene i fattori di crescita, che sono sostanze che promuovono la differenziazione.

Le celle più acerbe sono multipotent e così video il più grande potenziale di differenziazione. L'analisi di CFC che individua i progenitori multipotent che possono provocare parecchie celle del sistema ematopoietico è chiamata il CFU-GEMM (granulociti, eritrociti, macrofagi e megacariociti).

Il tipo seguente del progenitore più limitato dello stirpe mieloide è i progenitori bipotent delle celle mieloidi. Queste celle si limitano a due tipi di stirpe individuati dai CFU-granulociti/analisi dei macrofagi (CFU-GM).

Per concludere, le analisi di CFU che individuano i progenitori più maturi e o più unipotent, sono la burst-formazione degli eritrociti-limitata unità-degli eritrociti (BFU-E), che individuano il progenitore per le celle degli eritrociti, CFU--degli eritrociti (CFU-E), megacariocita-limitato (CFU-MK) e granulociti ha limitato (CFU-G).

Come sono le celle linfoidi del progenitore in una popolazione individuata in vitro?

La rilevazione delle celle multipotent del progenitore di stirpe linfoide è raggiunta crescente le celle sulle celle di alimentatore del ` che stimolano lo sviluppo del progenitore e sulle citochine esogene che stimolano la differenziazione. La cultura seguente su un livello dell'alimentatore per 1-2 settimane, sulla b risultante e sulle cellule T può essere verificata via le analisi in vitro, in vivo trapianto o da ulteriore espansione.

L'analisi dell'unità di formazione di colonie della milza (CFU-S)

Storicamente, l'analisi dell'unità di formazione di colonie della milza (CFU-S) è stata eseguita ed è stata condotta per individuare la presenza di progenitori altamente multipotent. Questi progenitori sono multilineage e possono così differenziarsi nelle celle sia degli stirpi mieloidi che linfoidi.

Nell'analisi di CFU-S, il midollo osseo è iniettato in un mouse irradiato (per eliminare le sue celle ematopoietiche endogene) e le colonie vedute nella milza sono contate all'iniezione del paletto dei giorni 8 o 13. Non tutte le celle primitive possiedono l'abilità uguale a repopulate le celle ematopoietiche rimosse. Alcuni possono repopulate le celle per un corto periodo, mentre altri possono sostenere la ripopolazione durante la vita dell'organismo. Questa variabilità è definita eterogeneità funzionale e le celle repopulating sono premesse dalla loro lunghezza di atto: breve o a lungo termine.

Rilevazione HSCs primitivo e delle celle in anticipo del progenitore

Ci sono due tipi di analisi in vitro per la rilevazione delle celle molto primitive del progenitore che si sovrappongono con le celle del progenitore e del gambo. Queste analisi tengono conto la rilevazione delle celle primitive basate sulla loro capacità di sostenere la produzione delle celle mieloidi in presenza di un livello dell'alimentatore di celle, a cui sono aderite.

Analisi d'inizio a lungo termine delle cellule (LTC-IC)

Le analisi di LTC-IC è basata sulla capacità di HSCs su almeno un periodo di cinque settimane di mantenere le celle del progenitore con potenziale clonogenic. In questa analisi, le camere di prova si applicano alle capsule di Petri pronte con un aderente, livello stromal irradiato di celle. Il media è lasciato per 5 settimane.

La presenza di progenitori è determinata dalla sostituzione del media ogni 1-2 settimane. Dopo 5 settimane le celle sono raccolte ed analizzate facendo uso di vario CFUs. Le celle che formano CFUs dopo 5 settimane rappresentano la progenie di LTC-IC da quando CFUs presente all'inizio avrebbe subito nel frattempo la differenziazione terminale e così non essere rilevabili.

Area del ciottolo che forma analisi (CAFC) delle cellule

L'analisi di CAFC è un'analisi alternativa che individua la presenza di HSCs in un modo visivo, dalla formazione di aree del ciottolo, che sorgono quando il livello dell'alimentatore repopulated.

Tuttavia, vero per convalidare quel HSCs presente in una popolazione, in vivo, l'analisi a lungo termine di ricostituzione deve essere eseguita. Ciò ricostituisce tutti gli stirpi del globulo una volta trapiantata in un destinatario (irradiato) condizionato.

La ricostituzione a lungo termine è necessaria da verificare la presenza di cellule staminali autentiche e di progenitori multipotent. Ciò è perché le celle ematopoietiche erogarici del progenitore e le celle mature presenti nel campione iniziale delle cellule possono essere rilevabili in destinatari prima di un post-trapianto da 4 settimane. Questi progenitori multipotent o celle repopulating a breve termine possono produrre l'ematopoiesi (non continua) transitoria per fino a ~4 mesi di post-trapianto.

Il lungo termine, ematopoiesi donatore-derivata multi-stirpe dovrebbe essere rilevabile per i mesi >4 e questo è come è possibile distinguere i progenitori dai progenitori a lungo termine e il HSCs maturi e a breve termine

Unità repopulating non Xerox (CRU)

L'analisi repopulating non Xerox (CRU) dell'unità è l'analisi a lungo termine di ricostituzione di sistema monetario aureo. È un'analisi di limitazione quantitativa di diluizione basata sulla capacità di HSCs di produrre sia la progenie mieloide che linfoide una volta trapiantato in un destinatario condizionato. In questa analisi, i mouse, che letale sono stati irradiati, sono iniettati con la limitazione delle dosi delle camere di prova, più un numero definito delle celle di assistente del `.

Le celle di assistente funzionano come un di sicurezza nell'incidenza che non c'sono nessun progenitori o HSCs a lungo termine presenti nel campione. Come tale, l'analisi offre un vantaggio della sopravvivenza dei mouse. Tuttavia, la popolazione della prova deve essere distinta da quella della popolazione dell'assistente. Ciò è raggiunta analizzando gli indicatori della superficie delle cellule delle celle ottenute dal sangue iniezione del paletto da 16 settimane.

Lo SRC è una versione alternativa dell'analisi di CRU ed usata per le prove ad essere umano HSCs in modo retrospettivo. Questa analisi è concettualmente identica al CRU, ma comprende l'iniezione delle cellule umane senza loro rifiuto. I mouse devono essere immunocompromised affinchè questo accadano. Sono chiamati il modello combinato severo (SCID) del mouse di immunodeficienza. Le cellule umane possono essere identificate hanno basato sugli indicatori umano-specifici.

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Last Updated: Jan 7, 2019

Hidaya Aliouche

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Hidaya Aliouche

Hidaya is a science communications enthusiast who has recently graduated and is embarking on a career in the science and medical copywriting. She has a B.Sc. in Biochemistry from The University of Manchester. She is passionate about writing and is particularly interested in microbiology, immunology, and biochemistry.

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