Blut hat eine der höchsten Regenerationsraten im menschlichen Körper und produziert 1 × 1012 Zellen pro Tag im erwachsenen menschlichen Knochenmark1. Hämatopoetische Stammzellen (HSCs) garantieren die Blutproduktion über die gesamte Lebensspanne durch den Prozess der Hämatopoese und zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, alle Blutzelltypen zu produzieren (Multipotentialität) und sich gleichzeitig selbst zu erhalten (Selbsterneuerung). In der Vergangenheit beruhte der Goldstandard für die Prüfung der Funktion eines HSC immer auf der Transplantation, bei der die Fähigkeit einer Spenderpopulation getestet wurde, alle Blutlinien einer Maus langfristig (allgemein definiert als mindestens 20 Wochen)2 zu rekonstituieren. Eine große Anzahl von funktionellen Arbeiten, die sich über mehrere Jahrzehnte erstrecken, hat gezeigt, dass das HSC-Kompartiment sowohl in Bezug auf die Abstammungsleistung als auch auf die langfristige Rekonstitution heterogen ist. Das Instrumentarium zur Untersuchung der Hämatopoese hat sich im Laufe der Jahre mit vielen neuen Techniken erheblich erweitert, darunter In-vitro-Einzelzell-Funktionsassays, Einzelzell-Omics-Ansätze und Abstammungsverfolgung 3. Letztere haben schlüssig gezeigt, dass sich die Beiträge von HSC und multipotenten Vorläuferzellen in der nativen Hämatopoese und unter dem Stress durch Transplantation stark unterscheiden. Alle diese Techniken ergänzen Transplantationsassays, die nach wie vor wichtig sind, um die langfristige Repopulationskapazität von HSCs zu beurteilen. Im Zusammenhang mit der Erforschung der menschlichen Hämatopoese stellt die Xenotransplantation die einzige Methode dar, um die Selbsterneuerung in einem Gesamtorganismusumfeld experimentell zu bewerten.
Die Xenotransplantation von HSCs wird üblicherweise durch intravenöse Injektion von Zellen in immungeschwächte Mäuse durchgeführt. HSCs sind jedoch selten4 und der Zugang zu humanen Proben, die HSCs enthalten, ist begrenzt. Im Jahr 2003 passte die Gruppe von John Dick ein Protokoll für die Knochenmarkaspiration an und injizierte intrafemoral nicht-adipöse diabetische/schwere kombinierte Immundefizienz-Mäuse (NOD-SCID) mit Lin-CD34+ Nabelschnurblut (CB)-Zellen5. Unseres Wissens gibt es keinen Bericht über einen formalen Vergleich von intravenösen und intrafemoralen Injektionen bei Langzeit- und Serientransplantationsergebnissen. Im direkten Vergleich mit intravenösen Injektionen liefern intrafemorale Injektionen jedoch zumindest kurzfristig größere Transplantatgrößen mit der gleichen Anzahl transplantierter Zellen6. Darüber hinaus kann eine Transplantation mit viel weniger transplantierten hämatopoetischen Stamm- und Vorläuferzellen (HSPCs) nachgewiesen werden. Es wird angenommen, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass bei der intrafemoralen Verabreichung die Notwendigkeit von HSCs umgangen wird, das Knochenmark zu beheimaten, was im Zusammenhang mit Xenotransplantaten aufgrund eines Mangels an speziesübergreifender Reaktivität für eine Reihe von Rezeptoren und Zytokinen einschränkend ist. Durch den Einsatz von intrafemoralen Injektionen waren Notta und Kollegen die ersten, die einzelne humane HSCstransplantierten 7, obwohl zusätzliche Überlegungen angestellt werden müssen, wie in ihren Methoden beschrieben. Die intrafemorale Verabreichung von HSPCs hat ebenfalls Einschränkungen. Die Injektion selbst zerstört und zerstört einen Teil des Knochenmarks und ist daher nicht indiziert für Studien zur Wechselwirkung zwischen HSCs und ihrer Mikroumgebung im Knochenmark. Darüber hinaus ist die maximale Anzahl von Zellen durch das Volumen dieser Knochenhöhle begrenzt, und das kann für einige Anwendungen zu wenig sein. Wie bei jeder Technik muss die Anwendung in einem bestimmten Experiment auf der Grundlage der Vorteile/Nachteile und der gestellten Fragestellung abgewogen werden. Wenn im Rahmen der Xenotransplantation das Ziel des Experiments darin besteht, die Transplantation einer geringen Anzahl menschlicher HSPCs ohne Bewertung der Mikroumgebung zu testen, wird die intrafemorale Verabreichung in der Regel der intravenösen Injektion vorgezogen.