Reviewの解説。何回かにわたっていきます。
- Review
- Open Access
- Published:
Molecular and cellular mechanisms of aging in hematopoietic stem cells and their niches
Journal of Hematology & Oncology 13, Article number: 157 (2020)
今回のテーマは、
「若いHSCの分析に同じマーカーを高齢のHSCに使用できるか？」
マウスHSCの同定方法には諸説ある。HSCの定義である自己複製能・多分化能を持っていることを確認することが最も確実な方法。本文には以下のようにかあkれている。
HSCs are fundamentally characterized by specialized molecular markers for purification and serial transplantation to determine their capacity to:
(1) generate long-term reconstitution of all blood lineages (multipotency) in irradiated recipient animals;
and
(2) produce multipotent HSCs themselves in a process called self-renewal.
現在広く利用されているHSC同定マーカーの多くは、若いマウスを使って導きだされたものであり、高齢マウスでも使えるかは検討が必要である。
最初に発見されたマーカーはLineage−Sca1+c-Kit+ (LSK)
これにはHSCと、MPP(多能性前駆細胞)1～4を含んでいる。MPPの中には、短期間の多系統造血再構成活性(multi-lineage hematopoietic reconstitutive activity)を有する細胞も含まれている。(が、一般にHSCと言うときに指すのは長期多系統造血再構築能を有するshort-term multi-lineage hematopoietic reconstitutive activity (LT-HRC)細胞である)
LSK細胞の中にはわずか2％しかLT-HRCを呈さないとされており、つまり50個中1個しか機能的HSC(functional HSC)は含まれていないことになる。
→このLSK細胞の中から機能的HSCを見つけ出す(精製する)ために様々なマーカーが開発された。
その中のいくつかを紹介する。
- Weismannらは、LSKにCD34-とflt-を組み合わせ、CD34-flt-LSK細胞群にHSCが豊富に含まれると報告。
- MorrisonらはCD48-CD150+LSKを報告。
- MulliganらはCD34-EPCR+LSKを報告。
- GoodellらはHoechst 33342染色を利用するSP-LSKを報告。
機能を見ないこれらの方法を表現型HSC(pHSC)と呼ぶ。異なるマーカー同士では約70～80％程度オーバーラップしていると考えられる。
またHSC特異的遺伝子に蛍光タンパク遺伝子を挿入するなどの方法も後に開発された。移植によって蛍光タンパク質LSK細胞がほぼ100％純粋なHSC(LT-HRCを持っている)であることが示されるなど、将来性を示している。
そして、若年生体マウスと比較し、高齢マウスでは表現型HSC(pHSC)が優位に増加していくことが分かっている。
CD34-LSK細胞は約17倍、LSK-CD48-CD150+細胞では約15倍、CD34-LSK-CD48-CD150+EPCR+細胞では12倍、SP-LSK細胞で5倍、CD34-LSK-CD48-CD150+FLK2-では10倍など。
で、機能はどうかというと、高齢マウスのHSCを移植した結果を見ると、長期多系統HRCを有する細胞が骨髄内に2倍も増加することが分かっている。
しかし上記を見ると、10倍以上も表現型HSCは増加しているよう。
→この解離は？
→LSK集団内で機能的HSC＝長期多系統HRCを有する細胞が濃縮している
と考えることができる。
また、上記で触れた蛍光タンパク質マーカーを使ってもやはりHSCの加齢に伴う増加は確認できる→高齢マウスで25〜50倍に増加！
つまり高齢マウスの表現型HSC増加はMPPの混入によるもではないとわかる。
→高齢マウスでも同じ表現型を用いることが可能。
高齢マウスでは欠陥のあるHSCが増加していくと考えられる。
