המטופואזיס הוא תהליך מוסדר היטב שבו תאי גזע המטופואטיים (HSCs) השוכנים בנישות מח עצם יוצרים את כל קווי תאי הדם הבוגרים. באמצעות סדרה היררכית של אירועי התמיינות, HSCs מייצרים אבות רב-עוצמתיים המתחייבים בהדרגה לקווים אדומים, מיאלואידים ולימפואידים לפני שהם עוברים הבשלה סופית לתאי דם תפקודיים. תהליך זה נשלט על ידי איתות מתואם בתוך מיקרו-סביבת מח העצם ועל ידי מנגנוני ויסות שעתוק ואפיגנטיים פנימיים. הפרעות למסלולי הוויסות הללו, במיוחד באמצעות הצטברות מוטציות גנטיות או סומטיות ב-HSCs, עלולות לפגוע בהבדלות תקינה ולהוביל להתרחבות קלונית של אבות לא תקינים. שינויים כאלה עלולים בסופו של דבר לגרום להפרעות המטולוגיות המאופיינות בהמטופואיזיס וציטופניות לא יעילות, כולל תסמונות מיאלודיספלסטיות (MDS) ולוקמיה מיאלואידית חריפה (AML)1,2,3,4,5.
בדיקת יחידת יצירת מושבות (CFU) היא טכניקה מבוססת במבחנה להערכת פוטנציאל ההתמיינות של תאי גזע וקדמון המטופואטיים (HSPCs). במקור פותחה כבדיקה קצרה טווח למדידת יכולת ההתרבות וההתמיינות של אבות המטופואטיים 6,7,8, ומאז הפכה הבדיקה לכלי נפוץ הן בהמטולוגיה קלינית והן בניסוייה. במעבדות פרה-קליניות, הבדיקה משמשת לעיתים קרובות להערכת השפעת הפרעות גנטיות או טיפולים מועמדים על התמיינות המטופואטית. בהקשר של מחקרי MDS ו-AML, מבחני CFU מספקים קריאה פונקציונלית להבנת האופן שבו שינויים מולקולריים וגנטיים משפיעים על יכולת ההבדלה של מח עצם או תאי דם היקפיים שמקורם במטופל.
בדיקת CFU כוללת גידול HSPCs בתווך חצי-מוצק מבוסס מתילצלולוז, בתוספת גורמי גדילה מוגדרים התומכים בהרחבה ובהתמיינות ייחודית לשושלת. בתנאים אלו, תאי אב מתרבים ויוצרים מושבות נפרדות, שניתן לסווג אותן מורפולוגית לפי זהות שושלת. בפרוטוקול זה נעשה שימוש בתווך חצי-מוצק מבוסס מתילצלולוז הזמין מסחרית, המותאם להבדלת אריתרואידים ומיאלואידים. המדיום מכיל שילוב של ציטוקינים, כולל אינטרלוקין-3 (IL-3), אינטרלוקין-6 (IL-6), פקטור תאי גזע (SCF), אריתרופויטין (EPO), גורם מגרה מושבות גרנולוציטים (G-CSF), ופקטור מגרה מושבות גרנולוציטים-מקרופאגים (GM-CSF). יחד, גורמים אלו תומכים בצמיחת אבות אריתרואידים כגון אריתרואיד יחיד יוצר מושבות (CFU-E) ואריתרואיד יחיד יוצר פרץ (BFU-E), אבות גרנולוציטים-מקרופאגים מיאלואידיים (CFU-GM), ופרוגניטורים רב-עוצמתיים כגון גרנולוציט, אריתרוציטים, מונוציטים, אבות מגהקריוציטים (CFU-GEMM)10,11.
למרות השימושיות הרחבה שלו, המדיום הסמי-מוצק שהוזכר לעיל מוגבל ביכולת ההבחנה שלו, שכן הוא אינו תומך כראוי בהבחנה של מגהקריוציטים וטסיות דם. ליישומים אלו, נוסחאות מתמחות יותר הכוללות גורמי גדילה של טסיות הן מתאימות יותר; עם זאת, הם מחוץ לתחום הפרוטוקול המפורט. בסך הכל, באמצעות בחירה קפדנית של נוסחת המדיה בשילוב עם הערכה מורפולוגית וניתוחים במורד הזרם כגון ציטומטריית זרימה, חוקרים יכולים להעריך ביעילות את רגישות התרופות באמצעות ניתוח מחויבות שושלת ופוטנציאל התמיינות12.
במחקר זה, בדיקת CFU משמשת לבחינת הפוטנציאל הטיפולי של טיפולים משולבים לטיפול ב-MDS בסיכון גבוה שחוזר/עמיד. פירימתמין הוא אנטיפולאט מאושר קלינית המשמש לטיפול בטוקסופלזמוזה ומלריה טפילית, ונחקר לאחרונה כסוכן אנטי-סרטן 13,14,15. מחקרים עדכניים הראו כי טיפול בפיריתממין עשוי לפעול באמצעות עיכוב מסלולים מרכזיים המווסתים את סינתזת פירימידין דה נובו16. כאן בפרוטוקול זה, נעשה שימוש בבדיקות CFU לבחינת היעילות הקלינית של פיריתמין כטיפול יחיד וכטיפול משולב עם Venetoclax, שהוא טיפול קו ראשון לטיפול MDS ו-AML17,18.
למרות השימושיות הנרחבת שלה, מבחן ה-CFU מציב מספר מגבלות טכניות. זיהוי וסיווג מושבות נשענים במידה רבה על קריטריונים מורפולוגיים, שיכולים להכניס שונות בין הצופים ובין מרכזי מחקר 6,19,20,21. בנוסף, דגימות שמקורן במטופלים מאנשים עם MDS או AML מראות לעיתים קרובות ירידה בחיוניות התאים, שבריריות מוגברת והטרוגניות, מה שעלול לסבך את יצירת המושבות ואת הניתוחים בהמשך. הכנת מושבות לאפיון נוסף, כולל ציטומטריית זרימה, עשויה לדרוש טיפול זהיר לשמירה על שלמות התא. היעדר נהלים סטנדרטיים לזיהוי, ספירה וניתוח מושבות תורם עוד יותר לשונות בין המחקרים. שיקולים טכניים אלו מדגישים את הצורך בהליכים סטנדרטיים המותאמים במיוחד לדגימות המטופואטיות שמקורן במטופל.
פרוטוקול זה מתאר תהליך עבודה אופטימלי לביצוע בדיקות CFU באמצעות תאים מונו-גרעיניים שמקורם במח עצם ראשוני או דגימות דם היקפיות של מטופלים עם ממאירות המטולוגית. הגישה מתמקדת באסטרטגיות מעשיות לטיפול בתאים רגישים שמקורם במטופלים, הקמת תנאי תרבית אמינים ויישום קריטריונים עקביים לזיהוי וכימות מושבות. על ידי מתן הנחיות מתודולוגיות מפורטות והדגשת שיטות ניתנות לשחזור, פרוטוקול זה שואף להקל על הערכה אמינה יותר של התמיינות המטופואטית ותגובה טיפולית במחקרים פרה-קליניים של MDS ו-AML.