תאי גזע המטופויאטיים של שק החלמון

ברור שפוטנציאלים שונים של ריבוי והתמיינות של תאי גזע המטופויאטיים נקבעים על ידי הייחודיות של התפתחותם האונטוגנטית, שכן אפילו מיקום האזורים העיקריים של ההמטופויזה משתנה בבני אדם במהלך האונטוגנזה. תאי גזע המטופויאטיים של שק החלמון העובר מחויבים להיווצרות קו תאים אריתרופויאטי בלעדי. לאחר נדידת תאי גזע המטופויאטיים ראשוניים לכבד ולטחול, ספקטרום קווי ההתחייבות מתרחב בסביבה המיקרו של איברים אלה. בפרט, תאי גזע המטופויאטיים רוכשים את היכולת לייצר תאי שושלת לימפואידים. בתקופה הטרום לידתית, תאי גזע המטופויאטיים מגיעים לאזור המיקום הסופי ומאכלסים את מח העצם. במהלך ההתפתחות התוך רחמית, דם העובר מכיל מספר משמעותי של תאי גזע המטופויאטיים. לדוגמה, בשבוע ה-13 להריון, רמת תאי גזע המטופויאטיים מגיעה ל-18% מכלל תאי הדם החד-גרעיניים. לאחר מכן, נצפית ירידה הדרגתית בתכולתם, אך גם לפני הלידה, כמות ה-HSCs בדם חבל הטבור שונה מעט מכמותם במח העצם.

על פי תפיסות קלאסיות, השינוי הטבעי בלוקליזציה של ההמטופויזה במהלך ההתפתחות העוברית של יונקים מתבצע על ידי נדידה והכנסה לסביבה מיקרו-סביבתית חדשה של תאי גזע המטופויאטיים פלוריפוטנטיים - משק החלמון לכבד, לטחול ולמח העצם. מאחר שבשלבים המוקדמים של ההתפתחות העוברית הרקמה ההמטופויאטית מכילה מספר רב של תאי גזע, אשר פוחת ככל שהעובר מתבגר, המבטיחה ביותר להשגת תאי גזע המטופויאטיים נחשבת לרקמה ההמטופויאטית של הכבד העוברי, שבודדה מחומר שהופל בשבועות 5-8 להריון.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

שאלות על מקורם של תאי גזע המטופויאטיים

אין ספק כי היווצרות עוברית של תאי גזע אדומים מקורה באיי הדם של שק החלמון. עם זאת, פוטנציאל ההתמיינות במבחנה של תאי גזע אדומים של שק החלמון מוגבל מאוד (הם מתמיינים בעיקר לאריטרוציטים). יש לציין כי השתלת תאי גזע אדומים של שק החלמון אינה מסוגלת לשקם את ההמטופויאזה לאורך זמן. התברר שתאים אלה אינם מבשרי תאי גזע אדומים של מבוגרים. תאי גזע אדומים אמיתיים מופיעים מוקדם יותר, בשבוע השלישי-חמישי להתפתחות התוך-רחמית, באזור היווצרות רקמת הקיבה והאנדותל של כלי הדם (splanchnopleura paraaortic, P-SP), כמו גם במקום אבי העורקים, הגונדות והכליות הראשוניות - במזונפרוס או באזור המכונה AGM. הוכח כי תאי אזור AGM הם מקור לא רק לתאי גזע אדומים, אלא גם לתאי אנדותל של כלי דם, כמו גם לאוסטאוקלסטים המעורבים בתהליכי היווצרות רקמת עצם. בשבוע השישי להריון, תאי אב המטופויאטיים מוקדמים מאזור AGM עוברים לכבד, שנותר האיבר ההמטופויאטי העיקרי של העובר עד הלידה.

מאחר ונקודה זו חשובה ביותר מנקודת מבט של השתלת תאים, בעיית מקור תאי הגזע ההמטופויאטיים של יונקים וציפורים בתהליך העובר האנושי ראויה להצגה מפורטת יותר. הרעיונות הקלאסיים לפיהם תאי הגזע ההמטופויאטיים של יונקים וציפורים מקורם במקור חוץ-עוברי מבוססים על מחקריהם של מטקאלף ומור, שהיו הראשונים להשתמש בשיטות של שיבוט תאי גזע המטופויאטיים וצאצאיהם שבודדו משק החלמון. תוצאות עבודתם שימשו כבסיס לתאוריית הנדידה, לפיה תאי גזע המטופויאטיים, לאחר שהופיעו לראשונה בשק החלמון, מאכלסים ברצף את האיברים ההמטופויאטיים הזמניים והסופיים כאשר נוצרת בהם המיקרו-סביבה המתאימה. כך נקבעה נקודת המבט לפיה יצירת תאי גזע המטופויאטיים, הממוקמים בתחילה בשק החלמון, משמשת כבסיס תאי להמטופויזה סופית.

תאי אב המטופויאטיים של שק החלמון שייכים לקטגוריית תאי האב ההמטופויאטיים המוקדמים ביותר. הפנוטיפ שלהם מתואר על ידי הנוסחה AA4.1+CD34+c-kit+. שלא כמו תאי אב המטופויאטיים בוגרים של מח עצם, הם אינם מבטאים אנטיגנים Sca-1 ומולקולות MHC. נראה כי הופעת אנטיגני סמן על פני השטח של תאי אב המטופויאטיים של שק החלמון במהלך הגידול תואמת את ההתמיינות שלהם במהלך ההתפתחות העוברית עם היווצרות קווים המטופויאטיים מחויבים: רמת הביטוי של אנטיגן CD34 ו-Thy-1 יורדת, ביטוי CD38 ו-CD45RA עולה, ומולקולות HLA-DR מופיעות. עם התמחות נוספת במבחנה המושרת על ידי ציטוקינים וגורמי גדילה, מתחיל ביטוי של אנטיגנים ספציפיים לתאי אב המטופויאטיים של קו תאים מסוים. עם זאת, תוצאות המחקר של המטופויזה עוברית בנציגים של שלושה סוגים של בעלי חוליות (דו-חיים, ציפורים ויונקים), ובפרט, ניתוח מקור תאי ה-HSC האחראים להמטופויזה סופית באונטוגנזה לאחר לידה, סותרות תפיסות קלאסיות. נקבע כי בנציגים של כל הסוגים שנבחנו, שני אזורים עצמאיים שבהם נוצרים תאי HSC במהלך העובר. האזור ה"קלאסי" החוץ-עוברי מיוצג על ידי שק החלמון או אנלוגים שלו, בעוד שהאזור התוך-עוברי שזוהה לאחרונה של לוקליזציה של תאי HSC כולל את המזנכימה הפרה-אאורטלית ואת אזור ה-AGM. כיום, ניתן לטעון כי בדו-חיים ובציפורים, תאי HSC סופיים מקורם במקורות תוך-עובריים, בעוד שאצל יונקים ובני אדם, עדיין לא ניתן לשלול לחלוטין את השתתפותם של תאי HSC שק החלמון בהמטופויזה סופית.

המטופויזה עוברית בשק החלמון היא, למעשה, אריתרופויזה ראשונית, המאופיינת בשימור הגרעין בכל שלבי התבגרות כדוריות הדם האדומות ובסינתזה של המוגלובין מסוג עוברי. על פי הנתונים העדכניים ביותר, גל האריתרופויזה הראשוני מסתיים בשק החלמון ביום השמיני להתפתחות העוברית. לאחר מכן מגיעה תקופה של הצטברות של תאי אב אריתרואידים סופיים - BFU-E, אשר נוצרים אך ורק בשק החלמון ומופיעים לראשונה ביום התשיעי להריון. בשלב הבא של האמבריוגנזה, תאי אב אריתרואידים סופיים - CFU-E, כמו גם (!) תאי מאסט ו-CFU-GM כבר נוצרים. זהו הבסיס לנקודת המבט שתאי אב סופיים מופיעים בשק החלמון, נודדים עם זרם הדם, מתיישבים בכבד ומתחילים במהירות את השלב הראשון של ההמטופויזה התוך-עוברית. על פי תפיסות אלה, ניתן להתייחס לשק החלמון, מצד אחד, כאתר של תאי גדילה ראשוניים, ומצד שני, כמקור הראשון של תאי אב המטופויאטיים מוחלטים בהתפתחות עוברית.

הוכח כי ניתן לבודד תאים יוצרי מושבות בעלי פוטנציאל התרבות גבוה משק החלמון כבר ביום השמיני להריון, כלומר, הרבה לפני סגירת מערכת כלי הדם של העובר ושק החלמון. יתר על כן, התאים בעלי פוטנציאל התרבות גבוה המתקבלים משק החלמון במבחנה יוצרים מושבות שגודלן והרכבן התאי אינם שונים מהפרמטרים המתאימים של גידול תאי גזע מח עצם בתרבית. יחד עם זאת, בעת השתלה חוזרת של תאי יוצרי מושבות של שק החלמון בעלי פוטנציאל התרבות גבוה, נוצרים משמעותית יותר תאי מושבה בת ותאי אב רב-פוטנציאליים מאשר בעת שימוש בתאי אב של מח עצם של המטופויזה.

מסקנה סופית לגבי תפקידם של תאי גזע המטופויאטיים של שק החלמון בהמטופויזה סופית יכולה להתקבל מתוצאות העבודה שבה המחברים השיגו שורה של תאי אנדותל של שק החלמון (G166), אשר תמכו ביעילות בהתפשטות תאיהם עם המאפיינים הפנוטיפיים והפונקציונליים של HSCs (AA4.1+WGA+, צפיפות נמוכה ותכונות הדבקה חלשות). תכולת האחרונים גדלה פי 100 ביותר כאשר גודלה על שכבת הזנה של תאי C166 במשך 8 ימים. מקרופאגים, גרנולוציטים, מגה-קריוציטים, תאי בלאסט ומונוציטים, כמו גם תאי קודמן של לימפוציטים B ו-T זוהו במושבות מעורבות שגודלו על תת-שכבה של תאי C166. לתאי שק החלמון שגדלו על תת-שכבה של תאי אנדותל הייתה יכולת להתרבות עצמית ועמדו בעד שלושה מעברים בניסויים של המחברים. שיקום ההמטופויאזה בעזרתם בעכברים בוגרים עם כשל חיסוני משולב חמור (SCID) לווה בהיווצרות של כל סוגי הלויקוציטים, כמו גם לימפוציטים מסוג T ו-B. עם זאת, המחברים במחקריהם השתמשו בתאי שק חלמון של עובר בן 10 ימים, שבו מערכות כלי הדם החוץ-עובריות והתוך-עובריות כבר סגורות, דבר שאינו מאפשר לנו לשלול את נוכחותם של תאי שק חלמון תוך-עובריים.

במקביל, ניתוח פוטנציאל ההתמיינות של תאים המטופויאטיים בשלבי התפתחות מוקדמים, שבודדו לפני איחוד מערכות כלי הדם של שק החלמון והעובר (8-8.5 ימי הריון), גילה נוכחות של תאי T ו-B קודמנים בשק החלמון, אך לא בגוף העובר. במערכת חוץ גופית, בשיטת טיפוח דו-שלבית על שכבה חד-שלבית של תאי אפיתל ותת-אפיתל של בלוטת התימוס, תאי שק החלמון המונונוקלארים התמיינו ללימפוציטים טרום-T וללימפוציטים בוגרים של T. תחת אותם תנאי טיפוח, אך על שכבה חד-שלבית של תאי סטרומה של הכבד ומח העצם, תאי שק החלמון המונונוקלארים התמיינו לתאי B טרום-B ולימפוציטים בוגרים של IglVT-B.

תוצאות מחקרים אלה מצביעות על האפשרות של התפתחות תאי מערכת החיסון מרקמה חוץ-עוברית של שק החלמון, והיווצרות שורות תאי T ו-B ראשוניים תלויה בגורמים של המיקרו-סביבה הסטרומלית של איברי ההמטופויאטיים העובריים.

מחברים אחרים הראו גם שתאי החלמון מכילים תאים בעלי פוטנציאל להתמיינות לימפואידית, והלימפוציטים המתקבלים אינם שונים במאפיינים אנטיגניים מאלה שבבעלי חיים בוגרים מינית. נקבע כי תאי שק החלמון של עובר בן 8-9 ימים מסוגלים לשקם את הלימפופואזה בתימוס האתימוציט עם הופעתם של לימפוציטים בוגרים מסוג CD3+CD4+- ו- CD3+CD8+- בעלי רפרטואר נוצר של קולטני תאי T. לפיכך, התימוס יכול להיות מאוכלס בתאים ממקור חוץ-עוברי, אך אי אפשר לשלול את הנדידה הסבירה של תאי לימפוציטים מוקדמים מסוג T ממקורות לימפופואזה תוך-עובריים אל תוך התימוס.

יחד עם זאת, השתלת תאי שק חלמון המטופויאטיים לנמענים בוגרים שעברו קרינה לא תמיד מביאה לאכלוס מחדש לטווח ארוך של אזורי לוקליזציה של רקמה המטופויאטית מדולדלת, ותאי שק חלמון במבחנה יוצרים משמעותית פחות מושבות טחול מאשר תאי אזור AGM. במקרים מסוימים, באמצעות תאי שק חלמון של עובר בן 9 ימים, עדיין ניתן להשיג אכלוס מחדש לטווח ארוך (עד 6 חודשים) של רקמה המטופויאטית בנמענים שעברו קרינה. המחברים סבורים שתאי שק חלמון עם פנוטיפ CD34+c-kit+ לא רק שאינם שונים מאלה מאזור AGM ביכולתם לאכלס מחדש איברים המטופויאטיים מדולדלים, אלא גם משקמים את ההמטופויאזה בצורה יעילה יותר, מכיוון ששק החלמון מכיל כמעט פי 37 יותר מהם.

יש לציין כי בניסויים נעשה שימוש בתאי גזע המטופויאטיים של שק החלמון עם אנטיגנים סמנים של תאי גזע המטופויאטיים (c-kit+ ו/או CD34+ ו-CD38+), אשר הוזרקו ישירות לכבד או לווריד הבטן של צאצאי עכברים שקיבלו זריקת בוסולפן ביום ה-18 להריון. בבעלי חיים שזה עתה נולדו, המיאלופויזה שלהם דוכאה בחדות עקב חיסול תאי גזע המטופויאטיים הנגרמים על ידי בוסולפן. לאחר השתלת תאי גזע המטופויאטיים של שק החלמון, זוהו אלמנטים שנוצרו המכילים את סמן התורם - גליצרופוספט דהידרוגנאז - בדם ההיקפי של הנמענים במשך 11 חודשים. נמצא כי תאי גזע המטופויאטיים של שק החלמון משקמים את תכולת תאי השושלת הלימפואידים, המיאלואידים והאריתרואידים בדם, בתימוס, בטחול ובמח העצם, ורמת הכימריזם הייתה גבוהה יותר במקרה של מתן תוך כבדי מאשר תוך ורידי של תאי שק החלמון. המחברים סבורים שתאי שק החלמון (HSCs) של עוברים בשלב מוקדם (עד 10 ימים) דורשים אינטראקציה מקדימה עם המיקרו-סביבה ההמטופויאטית של הכבד כדי לאכלס בהצלחה את האיברים ההמטופויאטיים של מקבלי תאים בוגרים. ייתכן שקיים שלב התפתחות ייחודי באמבריוגנזה, שבו תאי שק החלמון, הנודדים בתחילה לכבד, רוכשים את היכולת לאכלס את הסטרומה של האיברים ההמטופויאטיים של מקבלי תאים בוגרים.

בהקשר זה, יש לציין כי כימריזם של תאי מערכת החיסון נצפה לעתים קרובות לאחר השתלת תאי מח עצם לנמענים בוגרים שעברו קרינה - בדם של האחרונים, תאים של הפנוטיפ של התורם נמצאים בכמויות גדולות למדי בין לימפוציטים B, T וגרנולוציטים של הנמען, אשר נמשך לפחות 6 חודשים.

תאים המטופויאטיים אצל יונקים מתגלים לראשונה בשיטות מורפולוגיות ביום השביעי להתפתחות העובר ומיוצגים על ידי איים המטופויאטיים בתוך כלי שק החלמון. עם זאת, התמיינות המטופויאטית הטבעית בשק החלמון מוגבלת לאדומות דם ראשוניות ששומרים על גרעינים ומייצרות המוגלובין עוברי. אף על פי כן, באופן מסורתי האמינו ששק החלמון משמש כמקור היחיד לתאי דם כבדיים הנודדים לאיברי ההמטופויאטיים של העובר המתפתח ומספקים המטופויזה סופית אצל בעלי חיים בוגרים, מכיוון שהופעת תאי דם כבדיים בגוף העובר חופפת לסגירת מערכות כלי הדם של שק החלמון והעובר. נקודת מבט זו נתמכת על ידי נתונים לפיהם תאי שק חלמון, כאשר משובטים במבחנה, מולידים גרנולוציטים ומקרופאגים, ובחי - מושבות טחול. לאחר מכן, במהלך ניסויי השתלה, נקבע כי התאים ההמטופויאטיים של שק החלמון, אשר בשק החלמון עצמו מסוגלים להתמיין רק לאריתרוציטים ראשוניים, בסביבת המיקרו של הכבד של עכברי SCID שזה עתה נולדו ובוגרים, התימוס או הזנת הסטרומה המדולדלים רוכשים את היכולת לאכלס מחדש איברים המטופויאטיים עם שיקום כל הקווים ההמטופויאטיים אפילו בבעלי חיים בוגרים. באופן עקרוני, זה מאפשר לנו לסווג אותם כתאים HSC אמיתיים - כתאים הפועלים בתקופה שלאחר הלידה. ההנחה היא ששק החלמון, יחד עם אזור AGM, משמש כמקור לתאים HSC להמטופויזה סופית אצל יונקים, אך תרומתם להתפתחות המערכת ההמטופויאטית עדיין אינה ברורה. המשמעות הביולוגית של קיומם של שני איברים המטופויאטיים בעלי תפקודים דומים באמבריוגנזה המוקדמת של יונקים אינה ברורה גם כן.

החיפוש אחר תשובות לשאלות אלו נמשך. בגוף החי (in vivo), ניתן היה להוכיח את נוכחותם של תאים בשק החלמון של עוברים בני 8-8.5 ימים המשקמים לימפופויזה בעכברי SCID שעברו קרינה תת-קטלנית עם מחסור בולט בלימפוציטים מסוג T ו-B. תאי דם של שק החלמון הוזרקו הן לצפק והן ישירות לטחול ולרקמת הכבד. לאחר 16 שבועות, זוהו לימפוציטים מסוג TCR/CD34+ CD4+ ו-CD8+ ולימפוציטים מסוג B-220+ IgM+ שסומנו בגנים של MHC תורם אצל הנמענים. יחד עם זאת, המחברים לא מצאו תאי גזע המסוגלים לשיקום כזה של מערכת החיסון בגוף עוברים בני 8-8.5 ימים.

לתאי דם מסוג שק החלמון פוטנציאל התרבות גבוה והם מסוגלים להתרבות עצמית ממושכת במבחנה. חלק מהמחברים מזהים תאים אלה כתאים מסוג HSCs על סמך הדור הממושך (כמעט 7 חודשים) של תאי אב אריתרואידים, אשר נבדלים מאבות מח עצם משושלת האריתרואידים על ידי תקופת מעבר ארוכה יותר, גודל מושבה גדול יותר, רגישות מוגברת לגורמי גדילה והתפשטות ארוכה יותר. בנוסף, בתנאים מתאימים של גידול תאי שק החלמון במבחנה, נוצרים גם תאי אב לימפואידים.

הנתונים המוצגים מאפשרים לנו בדרך כלל להתייחס לשק החלמון כמקור לתאי גזע דם-גבשושית (HSCs), פחות מחויבים ולכן בעלי פוטנציאל התרבות גדול יותר מאשר תאי גזע של מח עצם. עם זאת, למרות העובדה ששק החלמון מכיל תאי אב המטופויאטיים פלוריפוטנטיים אשר שומרים על קווי התמיינות המטופויאטיים שונים במבחנה למשך זמן רב, הקריטריון היחיד לשלמות ה-HSCs הוא יכולתם לאכלס מחדש לטווח ארוך את האיברים ההמטופויאטיים של הנמען, שתאי ההמטופויאטיים שלהם הרוסים או פגומים גנטית. לפיכך, השאלה המרכזית היא האם תאים המטופויאטיים פלוריפוטנטיים של שק החלמון יכולים לנדוד ולאכלס איברים המטופויאטיים והאם מומלץ לעדכן את העבודות הידועות המדגימות את יכולתם לאכלס מחדש את האיברים ההמטופויאטיים של בעלי חיים בוגרים עם היווצרות קווי ההמטופויאטיים העיקריים. מקורות תוך-עובריים של תאי גזע גלוקוז (GSCs) מוחלטים זוהו בעוברי ציפורים עוד בשנות ה-70, מה שהטיל ספק כבר אז ברעיונות המקובלים לגבי מקורם החוץ-עוברי של תאי גזע גלוקוז...

יש לציין שוב כי ידע בסיסי בתחום זה חשוב ביותר להשתלת תאים מעשית, שכן הוא יסייע לא רק לקבוע את המקור המועדף של תאי גזע המטופויאטיים (HSCs), אלא גם לקבוע את מאפייני האינטראקציה של תאי גזע המטופויאטיים ראשוניים עם אורגניזם זר גנטית. ידוע כי החדרת תאי גזע המטופויאטיים של כבד עוברי אנושי לעובר כבש בשלב האורגנוגנזה מובילה ללידת חיות כימרה, שבדם ובמח העצם שלהן נקבעים 3 עד 5% מתאי הגזע ההמטופויאטיים האנושיים באופן יציב. יחד עם זאת, תאי גזע המטופויאטיים אנושיים אינם משנים את הקריוטיפ שלהם, ושומרים על קצב התפשטות גבוה ויכולת התמיינות. בנוסף, תאי גזע קסנוגניים מושתלים אינם מתנגשים עם מערכת החיסון והפגוציטים של האורגניזם המארח ואינם הופכים לתאי גידול, מה שהיווה את הבסיס לפיתוח אינטנסיבי של שיטות לתיקון תוך רחמי של פתולוגיה גנטית תורשתית באמצעות תאי גזע המטופויאטיים או תאי גזע המטופויאטיים שעברו טרנספקציה עם גנים חסרים.

אבל באיזה שלב של העובר (embryogenesis) מתאים יותר לבצע תיקון כזה? לראשונה, תאים שנקבעו כהמטופויאזה מופיעים אצל יונקים מיד לאחר ההשרשה (היום השישי להריון), כאשר סימנים מורפולוגיים של התמיינות המטופויאטית ואיברים המטופויאטיים משוערים עדיין נעדרים. בשלב זה, תאים מפוזרים של עובר עכבר מסוגלים לאכלס מחדש את האיברים ההמטופויאטיים של מקבלי הקרינה עם היווצרות של אריתרוציטים ולימפוציטים הנבדלים מתאי המארח בסוג ההמוגלובין או איזומראז גליצרופוספט, בהתאמה, כמו גם סמן כרומוזומלי נוסף (Tb) של תאי התורם. אצל יונקים, כמו אצל ציפורים, בו זמנית עם שק החלמון, לפני סגירת מיטת כלי הדם המשותפת, תאים המטופויאטיים מופיעים ישירות בגוף העובר בספלנקנופלורה הפרה-אאורטלית. תאים המטופויאטיים בעלי פנוטיפ AA4.1+ בודדו מאזור AGM ואופיינו כתאים המטופויאטיים רב-פוטנציאליים היוצרים לימפוציטים מסוג T ו-B, גרנולוציטים, מגה-קריוציטים ומקרופאגים. באופן פנוטיפי, תאי אב רב-פוטנציאליים אלה קרובים מאוד לתאי תאי ה-HSC של מח העצם של בעלי חיים בוגרים (CD34+c-kit+). מספר תאי AA4.1+ הרב-פוטנציאליים בקרב כל תאי אזור AGM הוא קטן - הם מהווים לא יותר מ-1/12 מחלקו.

בעובר אנושי, זוהה גם אזור תוך-עוברי המכיל תאי HSC הומולוגיים לאזור AGM של בעלי חיים. יתר על כן, בבני אדם, יותר מ-80% מהתאים הרב-פוטנציאליים בעלי פוטנציאל התרבות גבוה נמצאים בגוף העובר, אם כי תאים כאלה נמצאים גם בשק החלמון. ניתוח מפורט של מיקומם הראה כי מאות תאים כאלה נאספים בקבוצות קומפקטיות הממוקמות בסמיכות לאנדותל של הדופן הגחונית של אבי העורקים הגבי. באופן פנוטיפי, מדובר בתאי CD34CD45+Lin. להיפך, בשק החלמון, כמו גם באיברים המטופויאטיים אחרים של העובר (כבד, מח עצם), תאים כאלה הם בודדים.

כתוצאה מכך, בעובר האנושי אזור ה-AGM מכיל אשכולות של תאים המטופויאטיים הקשורים קשר הדוק לאנדותל הגחוני של אבי העורקים הגבי. קשר זה ניתן למצוא גם ברמה האימונוכימית - הן תאי האשכולות ההמטופויאטיים והן תאי האנדותל מבטאים את גורם הגדילה של האנדותל הווסקולרי, ליגנד Flt-3, את קולטניו FLK-1 ו-STK-1, כמו גם את גורם התעתוק של תאי גזע של לוקמיה. באזור ה-AGM, נגזרות מזנכימליות מיוצגות על ידי גדיל צפוף של תאים מעוגלים הממוקמים לאורך כל אבי העורקים הגבי ומבטאים טנסקין C - גליקופרוטאין של חומר היסוד המעורב באופן פעיל בתהליכי האינטראקציה והנדידה הבין-תאית.

תאי גזע רב-פוטנציאליים מאזור AGM לאחר השתלה משקמים במהירות את תהליך ההמטופויאזה בעכברים בוגרים שעברו קרינה ומספקים המטופויאזה יעילה למשך זמן רב (עד 8 חודשים). המחברים לא מצאו תאים בעלי תכונות כאלה בשק החלמון. תוצאות מחקר זה מאושרות על ידי נתוני עבודה אחרת, שהראו כי בעוברים בשלבי התפתחות מוקדמים (10.5 ימים), אזור ה-AGM הוא המקור היחיד לתאים התואמים את הגדרת HSC, ומשקמים את תהליך ההמטופויאזה המיאלואידי והלימפואידי בעכברים בוגרים שעברו קרינה.

קו הסטרומה AGM-S3 בודד מאזור AGM, שתאיו תומכים ביצירת תאי אב מחויבים CFU-GM, BFU-E, CFU-E ויחידות יוצרות מושבות מסוג מעורב בתרבית. תכולת האחרונים במהלך גידול על שכבת משנה מזינה של תאי קו AGM-S3 עולה פי 10 ל-80. לפיכך, המיקרו-סביבה של אזור AGM מכילה תאי בסיס סטרומליים התומכים ביעילות בהמטופויזה, כך שאזור ה-AGM עצמו עשוי בהחלט לשמש כאיבר המטופויאטי עוברי - מקור לתאי HSC סופיים, כלומר, HSC היוצרים את הרקמה ההמטופויאטית של בעל חיים בוגר.

אימונופנוטיפינג מורחב של הרכב התאים של אזור AGM הראה שהוא מכיל לא רק תאים המטופויאטיים רב-פוטנציאליים, אלא גם תאים המסורים להתמיינות מיאלואידית ולימפואידית (לימפוציטים T ו-B). עם זאת, ניתוח מולקולרי של תאי CD34+c-kit+ בודדים מאזור AGM באמצעות תגובת שרשרת פולימראז גילה הפעלה של גנים של בטא-גלובין ומיאלופרוקסידאז בלבד, אך לא גנים לימפואידים המקודדים לסינתזה של CD34, Thy-1 ו-15. הפעלה חלקית של גנים ספציפיים לשושלת אופיינית לשלבים אונטוגנטיים מוקדמים של יצירת תאי HSC ותאי אב. בהתחשב בכך שמספר תאי האב המסורים באזור AGM של עובר בן 10 ימים נמוך ב-2-3 סדרי גודל מאשר בכבד, ניתן לטעון שביום העשירי של העובר, ההמטופויזה באזור AGM רק מתחילה, בעוד שבאיבר ההמטופויאטי הראשי של העובר בתקופה זו, הקווים ההמטופויאטיים כבר התפתחו.

ואכן, בניגוד לתאי גזע המטופויאטיים קודמים (9-11 ימים) של שק החלמון ואזור ה-AGM, אשר מאכלסים מחדש את המיקרו-סביבה ההמטופויאטית של היילוד, אך לא של האורגניזם הבוגר, תאי אב המטופויאטיים של הכבד העוברי בן 12-17 הימים אינם זקוקים עוד למיקרו-סביבה מוקדמת לאחר הלידה ומאכלסים את האיברים ההמטופויאטיים של בעל חיים בוגר לא גרוע יותר מאשר יילוד. לאחר השתלת תאי גזע המטופויאטיים של הכבד העוברי, להמטופויזה בעכברים בוגרים שעברו קרינה היה אופי רב-שבטי. בנוסף, באמצעות מושבות מסומנות, הוכח כי תפקוד השיבוטים המושתלים כפוף לחלוטין לרצף השיבטים המתגלה במח העצם הבוגר. כתוצאה מכך, תאי HSC בכבד עובריים, המסומנים בתנאים העדינים ביותר, ללא גירוי מקדים עם ציטוקינים אקסוגניים, כבר מחזיקים בתכונות העיקריות של תאי HSC בוגרים: הם אינם דורשים סביבה מוקדמת לאחר העובר, נכנסים למצב של תרדמה עמוקה לאחר ההשתלה, ומגויסים להיווצרות שבטים ברצף בהתאם למודל הירושה השבטית.

ברור שיש צורך להתעכב על תופעת הירושה השבטית ביתר פירוט. תהליך האריתרופואזה מתבצע על ידי תאי גזע המטופויאטיים בעלי פוטנציאל התרבות גבוה ויכולת להתמיין לכל שורות תאי הדם המקודמים. בעוצמה תקינה של המטופויזה, רוב תאי הגזע ההמטופויאטיים נמצאים במצב רדום ומגויסים לצורך התרבות והתמיינות, ויוצרים ברצף שיבוטים המחליפים זה את זה. תהליך זה נקרא ירושה שבטית. עדויות ניסיוניות לירושה שבטית במערכת ההמטופויאטית התקבלו במחקרים עם תאי גזע מסוג HSC שסומנו על ידי העברת גנים רטרו-ויראליים. בבעלי חיים בוגרים, ההמטופויזה מתוחזקת על ידי שיבוטים המטופויאטיים רבים הפועלים בו זמנית, נגזרות של תאי גזע מסוג HSC. בהתבסס על תופעת הירושה השבטית, פותחה גישת אכלוס מחדש לזיהוי תאי גזע מסוג HSC. על פי עיקרון זה, מבחינים בין תאי גזע המטופויאטיים ארוכי טווח (LT-HSC), המסוגלים לשקם את המערכת ההמטופויאטית לאורך החיים, לבין HSC קצר טווח, המבצע תפקיד זה לתקופה מוגבלת.

אם ניקח בחשבון תאי גזע המטופויאטיים מנקודת מבט של גישת רי-אכלוס, אז הייחודיות של תאי גזע המטופויאטיים של הכבד העוברי היא יכולתם ליצור מושבות גדולות משמעותית מאלה שבגידול תאי גזע המטופויאטיים מדם טבורי או מח עצם, וזה חל על כל סוגי המושבות. עובדה זו לבדה מצביעה על פוטנציאל התרבות גבוה יותר של תאים המטופויאטיים של הכבד העוברי. תכונה ייחודית של תאי אב המטופויאטיים של הכבד העוברי היא מחזור תא קצר יותר בהשוואה למקורות אחרים, דבר בעל חשיבות רבה מבחינת יעילות רי-אכלוס האיברים ההמטופויאטיים במהלך השתלה. ניתוח ההרכב התאי של תרחיף ההמטופויאטי המתקבל ממקורות של אורגניזם בוגר מצביע על כך שבכל שלבי האונטוגנזה, תאי גרעין מיוצגים בעיקר על ידי תאים שהתמיינו סופית, שמספרם ופנוטיפם תלויים בגיל האונטוגנטי של תורם הרקמה ההמטופויאטית. בפרט, תרחיפים של תאים חד-גרעיניים של מח עצם ודם טבורי מורכבים מיותר מ-50% תאים בוגרים של הסדרה הלימפואידית, בעוד שהרקמה ההמטופויאטית של הכבד העוברי מכילה פחות מ-10% לימפוציטים. בנוסף, תאי השושלת המיאלואידית בכבד העוברי והעוברי מיוצגים בעיקר על ידי הסדרה האריתרואידית, בעוד שבדם טבורי ובמח עצם, שולטים יסודות גרנולוציטים-מקרופאגים.

חשוב גם שהכבד העוברי יכיל סט שלם של תאי ההמטופויאטים המוקדמים ביותר. בין האחרונים, יש לציין תאים אריתרואידים, גרנולופויאטיים, מגה-קריופויאטיים ותאים יוצרי מושבות מרובי שושלות. תאי הקודש הפרימיטיביים יותר שלהם - LTC-IC - מסוגלים להתרבות ולהתמיין במבחנה במשך 5 שבועות או יותר, וגם שומרים על פעילות תפקודית לאחר השתלה בגוף המקבל במהלך השתלה אלוגנית ואפילו קסנוגנית לבעלי חיים עם לקות חיסונית.

היעילות הביולוגית של הדומיננטיות של תאי אריתרואיד בכבד העוברי (עד 90% מכלל היסודות ההמטופויאטיים) נובעת מהצורך לספק מסת כדוריות דם אדומות לנפח הדם הגדל במהירות של העובר המתפתח. בכבד העוברי, אריתרואידיזם מיוצג על ידי קודמי אריתרואיד גרעיניים בדרגות שונות של בגרות המכילים המוגלובין עוברי (a2u7), אשר, בשל זיקתו הגבוהה יותר לחמצן, מבטיח ספיגה יעילה של האחרון מדם האם. הגברת אריתרואידיזם בכבד העוברי קשורה לעלייה מקומית בסינתזה של אריתרופויאטין (EPO). ראוי לציין כי נוכחות של אריתרופויאטין לבדו מספיקה למימוש הפוטנציאל ההמטופויאטי של תאי אריתרואיד בכבד העוברי, בעוד ששילוב של ציטוקינים וגורמי גדילה המורכבים מ-EPO, SCF, GM-CSF ו-IL-3 נדרש לצורך העברת תאי אריתרואיד ממוח העצם ודם טבורי לאריתרופויאזה. במקביל, תאי אב המטופויאטיים מוקדמים שבודדו מהכבד העוברי, שאין להם קולטנים ל-EPO, אינם מגיבים לאריתרופויאטין אקסוגני. לצורך גרימת אריתרופויאזה בתרחיף של תאים חד-גרעיניים של הכבד העוברי, נוכחותם של תאים מתקדמים יותר הרגישים לאריתרופויאטין בעלי פנוטיפ CD34+CD38+, המבטאים את קולטן ה-EPO, היא הכרחית.

בספרות, עדיין אין קונצנזוס לגבי התפתחות ההמטופויאזה בתקופה העוברית. המשמעות התפקודית של קיומם של מקורות חוץ-עובריים ותוך-עובריים של תאי אב המטופויאטיים לא נקבעה. עם זאת, אין ספק שבעומברוגנזה אנושית, הכבד הוא האיבר המרכזי של ההמטופויאזה ובשבועות 6 עד 12 להריון משמש כמקור העיקרי לתאי גזע המטופויאטיים המאכלסים את הטחול, התימוס ומח העצם. תאי גזע המטפואטיים (GDR) מבטיחים את ביצוע התפקודים המתאימים בתקופות שלפני ואחרי הלידה של ההתפתחות.

יש לציין שוב כי הכבד העוברי, בהשוואה למקורות אחרים, מאופיין בתכולה הגבוהה ביותר של תאי HSC. כ-30% מתאי CD344 בכבד העוברי הם בעלי פנוטיפ CD38. יחד עם זאת, מספר תאי האב הלימפואידים (CD45+) בשלבים המוקדמים של ההמטופואזה בכבד אינו עולה על 4%. נקבע כי ככל שהעובר מתפתח, משבוע 7 עד שבוע 17 להריון, מספר הלימפוציטים מסוג B עולה בהדרגה ב"צעד" חודשי של 1.1%, בעוד שרמת ה-HSC יורדת לצמיתות.

הפעילות התפקודית של תאי גזע המטופויאטיים תלויה גם בתקופת ההתפתחות העוברית של מקורם. מחקר על פעילות יצירת המושבות של תאי כבד של עוברים אנושיים בשבועות 6-8 ו-9-12 להריון במהלך גידול במדיום נוזלי למחצה בנוכחות SCF, GM-CSF, IL-3, IL-6 ו-EPO הראה כי המספר הכולל של מושבות גבוה פי 1.5 בעת זריעת תאי גזע עובריים בשלבי התפתחות מוקדמים. יחד עם זאת, מספר תאי האב של מיאלופויזה כמו CFU-GEMM בכבד בשבועות 6-8 של עובריות גבוה פי שלושה יותר ממספרם בשבועות 9-12 להריון. באופן כללי, פעילות יצירת המושבות של תאי כבד המטופויאטיים של עוברים בשליש הראשון של ההריון הייתה גבוהה משמעותית מזו של תאי כבד עובריים בשליש השני של ההריון.

הנתונים לעיל מצביעים על כך שהכבד העוברי בתחילת האמבריוגנזה מאופיין לא רק בתכולה מוגברת של תאי אב המטופויאטיים מוקדמים, אלא שתאיו ההמטופויאטיים מאופיינים בספקטרום רחב יותר של התמיינות לקווי תאים שונים. מאפיינים אלו של הפעילות התפקודית של תאי גזע המטופויאטיים של הכבד העוברי עשויים להיות בעלי משמעות קלינית מסוימת, שכן מאפייניהם האיכותיים מאפשרים לנו לצפות להשפעה טיפולית בולטת בעת השתלת אפילו מספר קטן של תאים שהתקבלו בשלבי ההיריון המוקדמים.

אף על פי כן, בעיית כמות תאי הגזע ההמטופויאטיים הנדרשים להשתלה יעילה נותרה פתוחה ורלוונטית. נעשים ניסיונות לפתור אותה באמצעות הפוטנציאל הגבוה של רבייה עצמית של תאים המטופויאטיים של הכבד העוברי במבחנה כאשר הם מגורים על ידי ציטוקינים וגורמי גדילה. עם זילוח מתמיד של תאי גזע המטופויאטיים עובריים מוקדמים בביו-ריאקטור, לאחר 2-3 ימים, ניתן להשיג כמות של תאי גזע המטופויאטיים בתפוקה הגבוהה פי 15 מרמתם ההתחלתית. לשם השוואה, יש לציין כי נדרשים לפחות שבועיים כדי להשיג עלייה פי 20 בתפוקה של תאי גזע המטופויאטיים מדם טבורי אנושי באותם תנאים.

לפיכך, כבד עוברי שונה ממקורות אחרים של תאי גזע המטופויאטיים בתכולה גבוהה יותר של תאי אב המטופויאטיים מוקדמים וגם של תאי אב המטופויאטיים מוקדמים. בתרבית עם גורמי גדילה, תאי כבד עובריים עם הפנוטיפ CD34+CD45Ra1 CD71l0W יוצרים פי 30 יותר מושבות מתאי דם טבורי דומים ופי 90 יותר מתאי גזע המטופויאטיים ממוח עצם. ההבדלים הבולטים ביותר במקורות שצוינו הם בתכולת תאי האב ההמטופויאטיים המוקדמים היוצרים מושבות מעורבות - כמות ה-CFU-GEMM בכבד העוברי עולה על זו שבדם טבורי ובמח עצם פי 60 ופי 250, בהתאמה.

חשוב גם שעד השבוע ה-18 להתפתחות העובר (תקופת תחילת ההמטופויאזה במח העצם), יותר מ-60% מתאי הכבד מעורבים ביישום התפקוד ההמטופויאטי. מכיוון שלעובר האנושי אין בלוטת התימוס, ובהתאם, גם לתימוציטים עד השבוע ה-13 להתפתחות, השתלת תאים המטופויאטיים מכבד עוברי של 6-12 שבועות הריון מפחיתה משמעותית את הסיכון לפתח תגובת "שתל מול מארח" ואינה דורשת בחירת תורם היסטו-תואם, שכן היא מקלה יחסית על השגת כימריזם המטופויאטי.