научная статья по теме СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ГЕМОПОЭТИЧЕСКИХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК ПУПОВИННОЙ КРОВИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДАХ КРИОКОНСЕРВИРОВАНИЯ Биология

Текст научной статьи на тему «СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ГЕМОПОЭТИЧЕСКИХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК ПУПОВИННОЙ КРОВИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДАХ КРИОКОНСЕРВИРОВАНИЯ»

РОССИЙСКИЙ ИММУНОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2014, том 8(17), № 4, с. 1035-1039

КРАТКОЕ СООБЩЕНИЕ

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ГЕМОПОЭТИЧЕСКИХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК ПУПОВИННОЙ КРОВИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДАХ КРИОКОНСЕРВИРОВАНИЯ

© 2014 г. Е.Г. Костоломова, Ю.Г. Суховей, С.В. Гольцов, Д.Ю. Сухнев

НПО «Тюменькриобанк», Тюмень, Россия Поступила: 28.08.2014. Принята: 01.09.2014

Изучен пролиферативный потенциал и жизнеспособность гемопоэтических стволовых клеток (ГСК) пуповинной крови (ПК) в зависимости от способа криоконсервирования. Криоконсервирование образцов проводилось в программном замораживателе Planer и парах жидкого азота. Установлено, что для криоконсервирования образцов ГСК ПК целесообразно использовать программный замораживатель, так как при данном способе клетки остаются жизнеспособными и функционально полноценными.

Ключевые слова: пуповинная кровь, гемопоэтические стволовые клетки, длина теломер, криоконсервирование, колониеобразующая способность, проточная цитометрия

В связи с увеличением количества трансплантаций гемопоэтических стволовых клеток (ГСК) пуповинной крови (ПК) и расширением показаний к их клиническому применению проблема создания банков длительного хранения стволовых клеток является весьма актуальной [1, 2]. Успех трансплантаций алло-генных ГСК ПК во многом зависит от качества и безопасности заготовленного клеточного материала [3, 4, 5].

Криоконсервирование является неотъемлемой частью процедуры длительного хранения клеточных биоматериалов. В большинстве случаев клетки сохраняют свою морфологию после замораживания-размораживания, но может наблюдаться снижение их жизнеспособности и нарушение клеточных функций, приводящее к снижению пролиферативных свойств и нарушению биологической активности.

Вопросы сохранности ГСК ПК на этапе их криоконсервирования и хранения, а также оценка их пролиферативного потенциала и способности к дифференцировке in vitro и in vivo требуют постоянного изучения и совершенствования.

Адрес: 625030, Тюмень, ул. Баумана, 112, кв. 610, Косто-ломовой Елене Геннадьевне. E-mail: lenakost@mail.ru

В исследовании использовалось 40 образцов пуповинной крови, полученных во время физиологических срочных родов. Информированное согласие рожениц на сбор пуповинной крови и проведение эксперимента было получено.

Сбор образцов пуповинной крови проводился в родильных домах г. Тюмени. Для исследований отбирались образцы, объем которых превышал 80 мл. ПК собирали в систему для сбора крови (Green Cross, Корея), содержащую стандартное количество гемоконсер-ванта CPDA (цитратно-фосфатно-декстроз-но-адениновый раствор).

Выделение ГСК ПК проводили методом автоматического выделения клеток с помощью клеточного сепаратора «SepaxS1000» (Biosafe, Швейцария).

В качестве криопротектора к концентрату ядросодержащих клеток ПК добавляли высо-коочищенный диметилсульфоксид (ДМСО) в сочетании с полиглюкином. Конечная концентрация ДМСО в криоконсервируемой среде составляла 5%. Для криоконсервирова-ния концентрата клеток пуповинной крови использовались два способа замораживания: спонтанное замораживание в парах жидкого азота и криоконсервирование в программном замораживателе PLANER Krio 560-16

(ENGLAND) автоматическим контролем процесса охлаждения каждого образца клеток.

Количество и жизнеспособность ГСК ПК оценивали), методом проточной цитометрии на проточном цитофлуориметре Beckman Coulter FS-500 Cytomics (Beckman Coulter, США) с помощью набора Stem-Kit TM Reagents (Beckman Coulter, США).

С целью изучения пролиферативного потенциала ГСК ПК определяли длину их те-ломер и колониеобразующую способность (КОЕ).

КОЕ ГСК пуповинной крови определяли с помощью культивирования клеточной суспензии в метилцеллюлозе в течение 14 сут. при температуре 37 °С в СО2 инкубаторе с подсчетом количества колониеобразующих единиц (КОЕ) на 1 х 105: КОЕ-ГМ - грану-лоцитарных-макрофагальных, КОЕ-Г — гра-нулоцитарных, КОЕ-М - макрофагальных, КОЕ-Эр —эритроцитарных, КОЕ-mix — смешанных. Для определения абсолютного количества гемопоэтических предшественников в 1 мл пуповинной крови, полученные величины КОЕ умножали на число мононуклеарных клеток в 1 мл крови.

Для определения длины теломер использовался набор PNA Kit/FITC (DAKO, Дания). Гибридизация клеток с теломерным зондом проводилась в соответствии с рекомендациями фирмы DAKO. В образцах, гибридизиро-ванных с теломерным зондом, производилось определение длины теломер на проточном цитофлуориметре Beckman Coulter FS-500 Cytomics (Beckman Coulter, Швейцария). Для исследования использовался световой фильтр с длиной волны 488 нм. Интенсивность флуоресценции выставляли при флуоресцентном сигнале в FL-1. Гейтировали клетки в G0/1 фазе клеточного цикла, где клетка имеет только одну копию своего генома. Оценка количества жизнеспособности и пролиферативной активности проводилась до и после криокон-сервации.

Математическую обработку данных проводили при помощи программы Kaluzav. 1.2 (Beckman Coulter, США). Статистическую обработку данных проводили при помощи программного обеспечения Statistica 6.1 (StatSoft).

""I-1—I lllll|-Г—I—I lllll|-1-1—I I I I I l|-1-1—I lllll

10° 101 102 103 7-AAD

Рис. 1. Гистограмма жизнеспособности ядросодержа-щих клеток СБ45 + пуповинной крови негативных по реакции с 7-ЛББ (А), нативный образец (Б) клетки крио-консервированные в программном замораживателе, (В) клетки криоконсервированные в парах азота.

Средний срок криохранения образцов ГСК ПК составил от 6 до 12 мес., средний объем крио-консервированных образцов — 19,9 ±1,1 мл. Жизнеспособность (CD45 + 7AAD-) ядросо-держащих клеток ПК до (96,3±3,1%) и после криоконсервации в программном замораживателе и парах азота составила (89,0±3,4% и 77,4±3,4%) соответственно (рис. 1). Абсолютное количество CD34 + -клеток после автоматической криоконсервации ПК снижалось с 0,18±0,05 х 106/мл до 0,11 ±0,03 х 106/мл и до 0,08±0,04 х 106/мл в парах азота.

КОЕ ГСК является достоверным показателем их пролиферативного потенциала. При исследовании КОС ГСК до замораживания среднее количество колоний на 1 х 105 ГСК ПК составило 40,28±2,45, КОЕ ГСК ПК, крио-консервированных в программном замора-живателе в среднем составила 39,66±1,09 при криоконсервировании в парах жидкого азота — 21,86±2,71 соответственно. При оценке КОЕ клеток ПК было показано, что количество колоний после криоконсервации в автоматизированной системе снижается не значительно в сравнении с замораживанием в парах азота (табл. 1, рис. 2).

Исследования зарубежных ученых сопоставимо с полученными результатами. В Японии при оценке качества 54 криоконсервиро-ванных образцов ПК из 9 различных банков ПК. Было показано, что процент сохранения ядросодержащих клеток, CD34 +-клеток и КОЕ-ГМ составил 96,0±11,3%, 83,0±17,0% и 88,6±41,2%, соответственно [6].

Определение длины теломер ГСК ПК проводили с использованием новейшей методики сочетания флуоресцентной гибридизации in situ и проточной цитометрии. Для изучения влияния криоконсервирования на реплика-тивный потенциал ГСК, зависящий от длины их теломер, нами было исследовано 40 образцов пуповинной крови. Выявлено достоверное уменьшение длины теломер в клетках после криоконсервирования (рис. 3, табл. 2).

При криоконсервировании клеток в программном замораживателе изменение пролиферативного потенциала ГСК ПК менее выражено, чем при замораживании в парах жидкого азота. Как известно, охлаждение биологического объекта с любой скоростью всегда сопровождается образованием разнообразных кристаллов льда. В момент перехода растворенной в клетке воды в кристаллическую форму — достижении точки эвтектики — происходит выделение допол-

Рис. 2. ГСК ПК. КОЕ А — до и после криоконсервации, Б — в программном замораживателе, В — парах азота.

нительного тепла за счет образования кристаллической решетки при переходе воды из жидкого состояния в твердое. Основные повреждения клетки наступают в точке перекристаллизации, так как в этот период

Таблица 1. Влияние различных способов криоконсервирования на КОЕ ГСК ПК

КОЕ Количество клеток, *105

До криоконсервации После криоконсервации

в программном замораживателе в парах жидкого азота

КОЕ-Эр 24,7±4,1 21,8±5,5 12,5±5,7* +

КОЭ-Г 18,5±3,0 17,0±2,7 7,5±1,6* +

КОЭ-ГМ 19,9±2,2 16,8±3,5 9,3±2,9* +

КОЭ-М 11,0±2,7 9,9±3,1 4,5±1,5* +

КОЕ-ш1х 26,1 ±5,0 24,7±3,9 13,5±4,6* +

Примечание: *р < 0,01по сравнению с образцом до криоконсервации; + р < 0,01по сравнению с образцом после криоконсервации в программном замораживателе.

КОЕ-ГМ — гранулоцитарно-макрофагальные, КОЕ-Г — гранулоцитарные, КОЕ-М — макрофагальные, КОЕ-Эр — эритроцитарные, КОЕ-ш1х — смешанные колониеобразующие единицы.

Таблица 2. Длина теломер ГСК ПК

Средняя длина теломер, кЬ

нативных клеток Криоконсервированных в программном замораживателе криоконсервированных в парах жидкого азота

15,7±2,9 13,5±1,9 7,8±1, 1

Рис. 3. Гистограммы идентификации клеток культуры, находящихся в G0/1-фазе клеточного цикла. Прямое светорассеяние, гейтирование области, в которой находятся клетки в фазе G 0/1 клеточного цикла. А— клетки перед криоконсервированием; Б — клетки после криоконсервирования

образуются концентрированные растворы солей, которые повреждают клеточные структуры. Этот период не должен длиться более 1,5 мин [7, 8, 9]. В проведенных нами исследованиях при замораживании в программном замораживателе время от наступления точки эвтектики и кристаллизации сокращено до 1,5 мин, а при замораживании в парах жидкого азота это время длилось более 5 мин.

Укорочение длины теломер при замораживании клеток ПК может быть связано с процессами повреждения ядерной мембраны [4, 10], так, как именно она повреждается при криоконсервировании в первую очередь [7]. Процессы криоконсервирования клеток могут приводить к транзиторным или органическим поражениям этих структур, и таким образом вызывать апоптоз клеток, что, безусловно, сказывается на их восстановлении

после размораживания [8]. Уменьшение длины теломер возможно, приводит к изменению экспрессии генов, что также может сказаться на функции клетки [4, 10].

Таким образом, при оценке жизнеспособ

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком