Человеческие мини-кости получены в мышах

Микроокружение костного мозга поддерживает выработку крови в течение всей жизни. Эта ниша и ассоциированные популяции мезенхимальных клеток вовлечены в развитие лейкемии и солидных опухолей. Механизмы этих процессов плохо изучены, в том числе и из-за недостатков модельных систем. Человеческие раки крови и солидные опухоли часто изучают на мышиных ксенографтах. Однако мышиные кости, например, не соотносятся с человеческим микроокружением костного мозга.

Возможное решение — создание эктопических человеческих ниш в мышах, например, миниатюрных гуманизированных костей (humanized ossicles, hOss). С их помощью можно воссоздать раки крови человека, рак и метастазы в костях. Однако существующие подходы к созданию hOss страдают от низкой воспроизводимости. В новой работе исследователи из Швеции и Дании использовали человеческую мезенхимальную клеточную линию для получения стандартизованных hOss-систем. Ранее та же команда получила иммортализованную мезенхимальную клеточную линию (Mesenchymal Sword of Damocles, MSOD) из первичных мезенхимальных стромальных клеток человека. Авторы конститутивно экспрессировали в этих клетках BMP-2, в результате чего получили линию MSOD-B.

Ученые посеяли клетки MSOD-B на коллагеновую подложку, после чего подали им сигналы к дифференцировке. Под действием хондрогенного сигнала клетки вырабатывали больше SOX9, COL2 и COLX, а под действием остеогенного — только SOX9. Через некоторое время формировались зрелые хрящевая и остеоидная ткани. Их имплантация мышам приводила к образованию hOss.

Эти hOss поддерживали человеческий гемопоэз. Мышей после имплантации тканей облучили, после чего трансплантировали им гемопоэтические клетки-предшественники. Анализ периферической крови подтвердил успешное приживление клеток в обоих типах hOss.

Анализ РНК единичных клеток показал, что MSOD-B после получения хондрогенного сигнала и формирования hOss образуют четыре популяции клеток. Эти популяции формируют нишу, которая и поддерживает человеческий гемопоэз.

Далее авторы получили мышей с hOss, облучили их и подсадили им клетки CD45+CD19−CD3−CD34+ или CD45+CD19−CD3−, отобранные у пациентов с острым миелоидным лейкозом. Из всех hOss сформировались кости с костным мозгом. Трансплантация гемопоэтических клеток прошла успешно. Также hOss можно использовать для формирования метастазов из клеток рака молочной железы и нейробластомы.

Таким образом, авторы получили клеточную линию MSOD-B, из которой можно сформировать миниатюрные кости с высокой эффективностью. Авторы получили более 1000 hOss из одной и той же клональной популяции. Эти hOss имели архитектуру, сравнимую с настоящими костями. Также авторы валидировали анализ единичных клеток ниши человеческого косного мозга. MSOD-B hOss можно применять также в контексте патологии.