Hematopoeza to proces regeneracyjny, który zapewnia uzupełnienie komórek krwi, które zostały utracone w wyniku urazu, promieniowania i śmierci komórki. Proces ten jest zapewniony przez hematopoetyczne komórki macierzyste (HSC), które w dużej mierze znajdują się w dorosłym szpiku kostnym. Ponadto hematopoetyczne komórki macierzyste mogą być stosowane w celach terapeutycznych w chorobach autoimmunologicznych, nowotworach hematologicznych i niedoborach odporności1. Istnieje zatem potrzeba lepszego zrozumienia mechanizmów regulujących funkcję HSC, w tym ich ekspansji proliferacyjnej oraz zdolności do dotarcia do szpiku kostnego biorcy i wszczepienia go po przeszczepie. Chociaż ostatnie badania wykazały kilka markerów powierzchniowych komórek, w tym CD150 i CD48 członków rodziny SLAM, w celu prospektywnego wzbogacenia HSC dorosłych i płodowych HSC do około 50% czystości2-4, złotym standardem dla funkcjonalnych HSC pozostaje test repopulacji in vivo w celu określenia ich zdolności do przywrócenia produkcji komórek krwi w napromieniowanym gospodarzu5.
Test repopulacji klonów in vivo został początkowo opracowany przez Tilla i McCullocha6 i od tego czasu został udoskonalony i rozszerzony. Zgodnie z pierwotną definicją, HSC zapewniają produkcję komórek krwi przez całe życie poprzez samoodnawianie i różnicowanie. Przeniesienie HSC do napromieniowanego biorcy pozwala zatem ocenić: ich zdolność do różnicowania się poprzez analizę różnych linii komórek krwi (limfocyty T, limfocyty B, granulocyty, monocyty) oraz ich zdolność do samoodnawiania się poprzez seryjne przeszczepy. Test zwykle obejmuje porównanie funkcjonalności i/lub ilości dwóch populacji HSC, np. komórek pochodzących od dwóch myszy o różnych genotypach lub komórek, które były leczone lub niepoddawane działaniu różnych czynników, które mogą wpływać na utrzymanie lub ekspansję HSC w hodowli. Chimeryzm dawcy, czyli udział przeniesionych HSC dawcy w produkcji komórek krwi, można następnie określić za pomocą analizy cytometrii przepływowej we krwi obwodowej i szpiku kostnym przy użyciu markerów powierzchniowych komórek lub innych metod, które pozwolą odróżnić komórki dawcy od biorcy lub gospodarza. Najczęściej stosowanymi markerami są z pewnością dwa allele genu Ptprc lub antygenu leukocytów7 CD45, które wybraliśmy dla poniższych przykładów.
Test repopulacji klonalnej może być konkurencyjny lub niekonkurencyjny. W warunkach niekonkurencyjnych kontrolne i testowe HSC są przenoszone do oddzielnych myszy biorców, a wynik dla każdego typu komórek będzie niezależny od drugiego. W warunkach konkurencji funkcja zarówno testowych, jak i kontrolnych HSC jest mierzona w odniesieniu do populacji konkurencyjnych HSC. Opisany tutaj protokół wykorzystuje warunki konkurencyjne, ale może być również dostosowany do sytuacji niekonkurencyjnych. Oba podejścia mają swoje zalety i ograniczenia, a my szczegółowo je porównamy w dyskusji. Opisujemy również różne podejścia mające na celu zapewnienie równości w liczbie przeszczepionych HSC, wyjaśniamy, jak dostosować test do oznaczania ilościowego HSC poprzez ograniczenie testu rozcieńczania (LDA) oraz podajemy przykłady zarówno udanych, jak i nieudanych przeszczepów w celu interpretacji wyników.