التكوين الدموي هو عملية منظمة بدقة حيث تؤدي الخلايا الجذعية المسببة للدموية (HSCs) الموجودة في مخاضع نخاع العظم إلى توليد جميع سلالات خلايا الدم الناضجة. من خلال سلسلة هرمية من أحداث التمايز، تولد الخلايا الهوائية العالية الخلايا سلفا متعددة القدرات تلتزم تدريجيا بسلالات الحمراء والنخاع واللمفاوية قبل أن تخضع للنضج النهائي لتصبح خلايا دم دورية وظيفية. تحكمها هذه العملية الإشارات المنسقة داخل البيئة الدقيقة لنخاع العظم وبواسطة آليات تنظيمية داخلية للنسخ والجينات. يمكن أن تؤثر الاضطرابات في هذه المسارات التنظيمية، خاصة من خلال تراكم الطفرات الوراثية أو الجسدية في HSCs، إلى إعاقة التمايز الطبيعي وتؤدي إلى توسع استنساخي للسلف غير الطبيعي. قد تؤدي هذه التغيرات في النهاية إلى اضطرابات دموية تتميز بتقلب الدم غير الفعال وضعف الكريات، بما في ذلك متلازمات خلل التصبغ النخاعي (MDS) وسرطان الدم النخاعي الحاد (AML)1,2,3,4,5.
اختبار وحدة تكوين المستعمرات (CFU) هو تقنية مخبرة في المختبر لتقييم إمكانات التمايز للخلايا الجذعية والخلايا الأصلية المكونة للدم (HSPCs). تم تطوير اختبار CFU في الأصل كاختبار قصير الأمد لقياس القدرة على التكاثر والتمايز للنباتات المكونة للدم 6,7,8، وأصبح منذ ذلك الحين أداة مستخدمة على نطاق واسع في كل من أمراض الدم السريرية والتجريبية9. في البيئات المخبرية قبل السريرية، يستخدم الاختبار كثيرا لتقييم تأثير الاضطرابات الجينية أو العلاجات المرشحة على التمايز المسبب للدم. في سياق أبحاث MDS وAML، توفر اختبارات CFU قراءة وظيفية لفهم كيفية تأثير التغيرات الجزيئية والجينية على قدرة التمايز لنخاع العظم أو خلايا الدم الطرفية المشتقة من المريض.
يتضمن اختبار CFU زراعة HSPCs في وسط شبه صلب قائم على الميثيل سيلولوز، مع عوامل نمو محددة تدعم التوسع والتمايز الخاص بالسلالة. في هذه الظروف، تتكاثر الخلايا السلفية وتنتج مستعمرات منفصلة، يمكن تصنيفها شكليا حسب هوية السلالة. يستخدم وسط شبه صلب قائم على الميثيل سيلولوز متوفر تجاريا ومحسب لتمييز الأحمر والنخاع في هذا البروتوكول. يحتوي الوسط على مزيج من السيتوكينات، بما في ذلك الإنترلوكين-3 (IL-3)، الإنترلوكين-6 (IL-6)، عامل الخلايا الجذعية (SCF)، الإريثروبويتين (EPO)، عامل محفز مستعمرة الخلايا الحبيبية (G-CSF)، وعامل تحفيز مستعمرة الخلايا الحبيبية والبلعم (GM-CSF). معا، تدعم هذه العوامل نمو الخلايا الأصلية الحمراء مثل الوحدة المكونة للمستعمرة - الأحمر الأحمر (CFU-E) والأحمر الأحمر المشكل المتفجر (BFU-E)، والخلايا الحبيبية النخاعية - الخلايا البلعمية (CFU-GM)، والمولدات متعددة القدرات مثل الحبيبات، والدم الأحادي، والخلايا الوحيدة، والخلايا الضخمة (CFU-GEMM)10,11.
على الرغم من فائدته الواسعة، فإن الوسط شبه الصلب المذكور أعلاه محدود في قدرته على التمايز، لأنه لا يدعم بشكل كاف تمييز الخلايا النووية الضخمة والصفائح الدموية. لهذه التطبيقات، تكون التركيبات الأكثر تخصصا التي تحتوي على عوامل نمو الصفائح الدموية أكثر ملاءمة؛ ومع ذلك، فهي خارج نطاق البروتوكول الموضح. بشكل عام، من خلال اختيار دقيق لتركيبات الوسائط مع التقييم الشكلي والتحليلات اللاحقة مثل قياس تدفق التوميتيريا، يمكن للباحثين تقييم حساسية الأدوية بفعالية من خلال تحليل التزام السلالة وإمكانات التمايز12.
في هذه الدراسة، يستخدم اختبار CFU لدراسة الإمكانات العلاجية للعلاجات المركبة لعلاج متلازمة MDS عالية الخطورة المتكررة/المقاومة للعلاج. البيريميثامين هو مضاد فولات معتمد سريريا يستخدم لعلاج التوكسوبلازما والملاريا الطفيلية، وقد تم دراسته مؤخرا كعامل مضاد للسرطان 13,14,15. أظهرت الدراسات الحديثة أن علاج البيريميثامين قد يعمل من خلال تثبيط المسارات الرئيسية التي تنظم تخليق البيريميدين الجديد16. هنا في هذا البروتوكول، تستخدم اختبارات CFU لدراسة الفعالية السريرية للبيريميثامين كعلاج بعامل واحد وكعلاج مركب مع فينيتوكلاكس، وهو علاج متقدم حاليا لعلاج MDS وAML17,18.
على الرغم من فائدته الواسعة، إلا أن اختبار CFU يواجه عدة قيود تقنية. يعتمد تحديد وتصنيف المستعمرات بشكل كبير على المعايير الشكلية التي يمكن أن تسبب تباينات بين المراقبين وعبر مراكز البحث 6,19,20,21. بالإضافة إلى ذلك، غالبا ما تظهر العينات المستمدة من المرضى من أفراد مصابين بمتلازمة MDS أو AML انخفاض في قدرة الخلايا، وزيادة الهشاشة، وتباين، مما قد يعقد تكوين المستعمرات والتحليلات اللاحقة9. لذا قد يتطلب إعداد المستعمرات لمزيد من التوصيف، بما في ذلك قياس خلوية التدفق، معالجة دقيقة للحفاظ على سلامة الخلية. غياب الإجراءات الموحدة لتحديد المستعمرات، العد، والتحليل اللاحق يساهم في التباين عبر الدراسات. تسلط هذه الاعتبارات الفنية الضوء على الحاجة إلى إجراءات موحدة محسنة خصيصا لعينات المكونات الدموية المشتقة من المرضى.
يوضح هذا البروتوكول سير عمل محسن لإجراء اختبارات CFU باستخدام خلايا أحادية النواة مشتقة من عينات دم نخاع العظم الأولية أو عينات دم محيطية للمرضى المصابين بالأورام الدموية الخبيثة. يركز النهج على استراتيجيات عملية للتعامل مع الخلايا الحساسة المشتقة من المرضى، وإنشاء ظروف زراعة موثوقة، وتنفيذ معايير متسقة لتحديد المستعمرات وقياسها. من خلال تقديم إرشادات منهجية مفصلة والتركيز على ممارسات التحليل القابلة للتكرار، يهدف هذا البروتوكول إلى تسهيل تقييم أكثر موثوقية للتمايز الدموي والاستجابة العلاجية في الدراسات ما قبل السريرية لمتلازمة MDS وAML.