Subpopulation profile of CD34 +  pluripotent hematopoietic stem cells in blood malignancies

Ekaterina A. Pashkina; Пашкина Екатерина Александровна; Alina A. Aktanova; Актанова Алина Александровна; Maria V. Bykova; Быкова Мария Владимировна; Ivan P. Skachkov; Скачков Иван Павлович; Natalya V. Pronkina; Пронкина Наталья Викторовна; Vera V. Denisova; Денисова Вера Васильевна; Vladimir A. Kozlov; Козлов Владимир Александрович

doi:10.46235/2220-7619-EOT-17198

Subpopulation profile of CD34⁺ pluripotent hematopoietic stem cells in blood malignancies

Authors: Pashkina E.A.¹, Aktanova A.A.¹, Bykova M.V.¹, Skachkov I.P.¹, Pronkina N.V.¹, Denisova V.V.¹, Kozlov V.A.¹
Affiliations:
1. Research Institute of Fundamental and Clinical Immunology
Pages: 805-810
Section: SHORT COMMUNICATIONS
Submitted: 30.03.2025
Accepted: 11.05.2025
Published: 06.09.2025
URL: https://rusimmun.ru/jour/article/view/17198
DOI: https://doi.org/10.46235/2220-7619-EOT-17198
ID: 17198

Cite item

Full Text

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The incidence of malignant blood diseases has been steadily increasing over past decades. Unlike many other types of malignant neoplasms, blood cancers often occur at a young age, being also the main cause of death among all hematopoietic disorders in pediatric patients. Mutation events in hematopoietic stem cells are the cause of blood cancers which subsequently lead to increasimg number of tumor clones and displacement of healthy cells in the niches they occupy thus leading to a number of changes in blood and bone marrow, including irreversible ones. The aim of this study was to assess the subpopulation composition of pluripotent hematopoietic stem cells in patients with blood cancers and healthy donors. The study included patients with blood cancers (n = 13), including acute lymphoblastic leukemia (ALL; n = 3), acute myeloid leukemia (AML; n = 3), and multiple myeloma (MM; n = 7), as well as healthy donors (n = 4). The phenotypic composition of hematopoietic CD34⁺CD38^- pluripotent cells was assessed by flow cytometry using the following monoclonal antibodies: CD34 APC (BioLegend, USA), CD38 PE-Cy7 (ElabScience, China), CD45RA PerCP (ElabScience, China), CD90 APC-Cy7 (Cloud-Clone Corp., USA), Lin^- (cocktail CD3/14/16/19/20/56) FITC (BioLegend, USA). The following populations were assessed: hematopoietic stem cells (Lin^-CD34⁺CD38^-CD45RA^-CD90⁺) and pluripotent progenitors (Lin^-CD34⁺CD38^-CD45RA^-CD90^-). In patients with hemoblastoses, the relative number of cells with Lin^-CD34⁺CD38^-CD45RA^-CD90⁺ phenotype proved to be increased, thus corresponding to hematopoietic stem cells, but not pluripotent progenitor cells. At the same time, the number of pluripotent progenitor cells tended to decrease in acute myeloid leukemia. We have observed some changes in the subpopulation composition of pluripotent hematopoietic stem cells in patients with blood cancers, when compared with healthy donors.

Keywords

hemoblastoses, multiple myeloma, acute lymphoblastic leukemia, acute myeloid leukemia, hematopoietic stem cell

Full Text

Введение

Гемобластозы являются одним из распространенных видов онкологии, заболеваемость которыми неуклонно возрастает в последние десятилетия [1]. В отличие от многих других видов злокачественных новообразований, гемобластозы часто встречаются в молодом возрасте, а также являются основной причиной смертей среди всех патологий кроветворной ткани у пациентов детского возраста [2]. Все гемобластозы – это результат мутационного процесса в гемопоэтических клетках, вследствие чего происходит неограниченный рост пула опухолевых клеток. Основной нишей, где может осуществляться злокачественное преобразование, является костный мозг, он же будет в дальнейшем играть ключевую роль в формировании опухолевого микроокружения при ряде гемобластозов [3, 4].

Тем не менее влияние как самого заболевания, так и различных вариантов терапии изучено мало. Немногочисленные данные свидетельствуют об изменениях, наблюдаемых при оценке состава различных ростков кроветворения, было показано, что при хроническом лимфолейкозе отмечалось повышение количества CD34⁺CD38^- плюрипотентных клеток у пациентов [5]. В то же время изменение субпопуляционного состава гемопоэтических стволовых клеток у пациентов может влиять на баланс между различными ростками кроветворения, что может в дальнейшем иметь важное прогностическое значение при восстановлении иммунной системы в ходе терапии и оценки риска развития рецидива.

Материалы и методы

В качестве материала исследования служили образцы гемопоэтических стволовых клеткок пациентов с гемобластозами и условно-здоровых доноров. Критерии включения лиц в исследование: пациенты с гемобластозами обоего пола в возрасте 18-65 лет, проходящие лечение в клинике иммунопатологии НИИФКИ, либо здоровые лица обоего пола, выступающие в качестве доноров при проведении аллогенной трансплантации стволовых кроветворных клеток 18-65 лет без аутоиммунных, онкологических и хронических рецидивирующих вирусных инфекций; наличие письменного информированного согласия (пациенты и доноры). Всего в исследование вошло 4 донора и 13 пациентов, в том числе пациенты с острым лимфобластным лейкозом (ОЛЛ) (n = 3), острым миелоидным лейкозом (ОМЛ) (n = 3) и пациенты с множественной миеломой (ММ) (n = 7). На момент проведения исследования пациенты находились в практически полной ремиссии либо очень хорошей ремиссии, при этом минимальная остаточная болезнь не наблюдалась у пациентов с ОЛЛ, но при этом присутствовала у всех пациентов с ОМЛ и 6 пациентов с ММ. Мононуклеарные клетки костного мозга либо сепарат CD34⁺ клеток окрашивали конъюгированными с флуорохромами моноклональными антителами к поверхностным маркерам в рекомендуемом производителем количестве в течение 15 минут при комнатной температуре в темноте. Использовались следующие моноклональные антитела: коктейль к линейным маркерам: CD34 APC (BioLegend, США), CD38 PE-Cy7 (ElabScience, Китай), CD45RA PerCP (ElabScience, Китай), CD90 APC-Cy7 (Сloud-Сlone Сorp., США), Lin^- (коктейль CD3, CD14, CD16, CD19, CD20, CD56) FITC (BioLegend, США). Далее клетки отмывали 1 мл раствора PBS c 0,02% EDTA и 0,5% FCS (Staining Buffer) при 1200 об/ мин в течение 5 минут. Анализ проб проводили в 200 мкл Staining Buffer. Методом проточной цитометрии проводилась оценка следующих популяций: гемопоэтические стволовые клетки (Lin^-CD34⁺CD38^-CD45RA^-CD90⁺) и плюрипотентные предшественники (Lin^-CD34⁺CD38^-CD45RA^-CD90^-).

Анализ проводили на проточном цитофлуориметре на проточном цитофлуориметре LongCyte (Challenbio, Китай) в программном обеспечении ModelFlower (Challenbio, Китай).

Статистическую обработку данных проводили с помощью программного обеспечения GraphPad Prism 9.0.0. Тест Фридмана использовали для оценки различий между группами, где значение p < 0,05 считали статистически значимым.

Результаты и обсуждение

Нами была проведена оценка субпопуляционного состава Lin^-CD34⁺CD38^- клеток, которые, как известно, среди CD34⁺ обладают плюрипотентностью. В первую очередь нами было обнаружено, что у пациентов с ММ, ОМЛ и ОЛЛ повышено количество истинных гемопоэтических стволовых клеток по сравнению с донорами (рис. 1).

Рисунок 1. Плюрипотентные предшественники

Figure 1. Pluripotent progenitors

Согласно литературным данным, популяция Lin^-CD34⁺CD38^-CD45RA^-CD90⁺ обладает повышенной способностью к самообновлению [5]. Следовательно, при гемобластозах клетки в большей степени сохраняют фенотип данных клеток, а не стремятся к дифференцировке в том или ином направлении.

Далее мы оценивали относительное количество Lin^-CD34⁺CD38^-CD45RA^-CD90^- плюрипотентных клеток-предшественников у пациентов с гемобластозами и у здоровых доноров (рис. 2) среди популяции Lin^-CD34⁺CD38^-.

Рисунок 2. Плюрипотентные гемопоэтические стволовые клетки

Figure 2. Pluripotent hematopoietic stem cells

Было обнаружено, что у пациентов с ОМЛ наблюдалось статистически значимое снижение количества плюрипотентных предшественников. При этом у пациентов с ОЛЛ снижение указанных клеток носило характер тенденции (p < 0,09). Предположительно данная популяция может содержать в своем составе стволовые клетки лейкемии (СКЛ) при ОМЛ [5, 6, 7]. Также следует отметить, что при B-клеточном ОЛЛ в качестве СКЛ рассматривают CD19⁺CD34⁺CD38^- клетки, обладающие схожим фенотипом [8].

Было показано, что среди CD34⁺CD38^- клеток у доноров значительно преобладают плюрипотентные предшественники, тогда как при гемобластозах данное преобладание сглаживается, и при ОМЛ доли гемопоэтических стволовых клеток и плюрипотентных клеток-предшественников, начавших дифференцировку, практически равны. Возможно, подобное изменение соотношения является следствием проводимой терапии либо формированием опухолевого микроокружения в тканях костного мозга, либо изначально измененным балансом в гемопоэзе у пациентов.

Выводы

Таким образом, было продемонстрировано, что у пациентов с гемобластозами при сравнении со здоровыми донорами наблюдаются изменения в субпопуляционном составе плюрипотентных гемопоэтических стволовых клеток.

About the authors