Процедуры трансплантации костного мозга у мышей для изучения клонального кроветворения

Клональное кроветворение (CH) – это состояние, которое часто наблюдается у пожилых людей и возникает в результате расширенного клона гемопоэтических стволовых и прогениторных клеток (HSPC), несущего генетическую мутацию^1. Было высказано предположение, что к 50 годам большинство людей приобретут в среднем пять экзонических мутаций в каждом HSPC^2,но большинство из этих мутаций приведут к небольшим фенотипическим последствиям для человека или вообще не приведут к ним. Однако, если случайно одна из этих мутаций дает конкурентное преимущество HSPC, например, способствуя его распространению, самообновлению, выживанию или некоторой комбинации из них, это может привести к предпочтительному расширению мутантного клона по сравнению с другими HSPC. В результате мутация будет все больше распространяться через кроветворную систему, поскольку мутированный HSPC дает начало зрелым клеткам крови, что приводит к отчетливой популяции мутировавших клеток в периферической крови. В то время как мутации в десятках различных генов-драйверов-кандидатов были связаны с клональными событиями в кроветворной системе, среди них мутации в ДНК-метилтрансферазе 3 альфа(DNMT3A)и десяти одиннадцати транслокации 2(TET2)являются наиболее распространенными^3. Несколько эпидемиологических исследований показали, что лица, которые несут эти генетические мутации, имеют значительно более высокий риск сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ), инсульта и всей причинной смертности^3,4,5,6,7. Хотя эти исследования выявили, что существует связь между СН и повышенной частотой сердечно-сосудистых заболеваний и инсульта, мы не знаем, является ли эта связь причинно-следственной или общей эпифеноменом с процессом старения. Чтобы лучше понять эту ассоциацию, требуются надлежащие животные модели, которые правильно резюмируют состояние СН человека.

Несколько моделей животных CH были установлены нашей группой и другими с использованием рыбок данио, мышей и нечеловеческих приматов^{8,9,10, 11,12,13,14.} Эти модели часто используют методы восстановления кроветворения путем трансплантации генетически модифицированных клеток, иногда с использованием рекомбинации Cre-lox или системы CRISPR. Этот подход позволяет проанализировать специфическую мутацию гена в кроветворных клетках, чтобы оценить, как она способствует развитию заболевания. Кроме того, эти модели часто используют конгенные или репортерные клетки, чтобы отличить эффекты мутантных клеток от нормальных или диких клеток. Во многих случаях требуется режим предварительного кондиционирования для успешного приживирования донорских гемопоэтических стволовых клеток.

В настоящее время трансплантацию костного мозга мышам-реципиенцистам можно разделить на две основные категории: 1) миелоаблативное кондиционирование и 2) неусловная трансплантация. Миелоаблативное кондиционирование может быть достигнуто одним из двух методов, а именно, общим облучением тела (ЧМТ) или химиотерапией^15. ЧМТ проводят путем подвергания реципиента смертельной дозе гамма- или рентгеновского облучения, генерирующего разрывы ДНК или поперечные связи внутри быстро делящихся клеток, делая их непоправимыми^16. Бусульфан и циклофосфамид являются двумя широко используемыми химиотерапевтическими препаратами, которые нарушают кроветворную нишу и аналогичным образом вызывают повреждение ДНК быстро делящихся клеток. Конечным результатом миелоаблативного прекондиционирования является апоптоз кроветворных клеток, который разрушает кроветворную систему реципиента. Эта стратегия не только позволяет успешно приживить донорские HSPC, но также может предотвратить отторжение трансплантата путем подавления иммунной системы реципиента. Тем не менее, миелоаблативная прекондиционирование имеет серьезные побочные эффекты, такие как повреждение тканей и органов и их резидентных иммунных клеток, а также разрушение родной ниши костного мозга^17. Поэтому были предложены альтернативные методы преодоления этих нежелательных побочных эффектов, особенно в отношении повреждения органов, представляющих интерес. Эти методы включают экранированное облучение мышей-реципиентов и приемную ТКМ для неусловленных мышей^9,17. Защита грудной клетки, брюшной полости, головы или других областей от облучения путем размещения свинцовых барьеров защищает интересующие ткани от повреждающего воздействия облучения и поддерживает их резидентную популяцию иммунных клеток. С другой стороны, приемная ТКМ HSPC для неусловленных мышей имеет дополнительное преимущество, поскольку она сохраняет нативную кроветворную нишу. В этой рукописи мы описываем протоколы и результаты приживления HSPC после нескольких схем трансплантации у мышей, в частности доставки HSPC мышам ЧМТ, мышам, частично защищенным от облучения, и неусловным мышам. Общая цель состоит в том, чтобы помочь исследователям понять различные физиологические эффекты каждого метода, а также то, как они влияют на экспериментальные результаты в условиях СН и сердечно-сосудистых заболеваний.