Recentemente, tem havido um interesse considerável nos papéis da microglia e das células derivadas da medula óssea (BM) (BMDCs) no sistema nervoso central (SNC), tanto durante a doença quanto no envelhecimento normal. Sabe-se agora que a micróglia, as células imunes residentes do SNC, se desenvolve no SNC após a entrada de progenitores mielóides primitivos durante a embriogênese1. A microglia retém aspectos de sua linhagem mielomonocítica até a vida adulta. Embora as evidências sugiram que a contribuição dos BMDCs para o pool microglial é mínima em animais adultos saudáveis1, o papel dos BMDCs na progressão de várias doenças neurodegenerativas permanece obscuro. Essa incerteza é agravada pelo fato de que é difícil distinguir BMDCs que se acumulam dentro do SNC da micróglia residente endógena, pois nenhum marcador imuno-histoquímico discriminante universalmente aceito foi identificado. Para monitorar BMDCs in vivo, empregamos um protocolo de transplante de BM (BMT) pelo qual as células BM endógenas de um camundongo receptor são substituídas pelas de um camundongo doador que expressa onipresente a proteína fluorescente verde (GFP) sob controle do promotor de β-actina. Este protocolo permite a determinação da localização e morfologia de BMDCs GFP+ dentro do camundongo receptor usando imuno-histoquímica e facilita a caracterização adicional dessas células usando classificação de células ativadas por fluorescência (FACS) seguida de ensaios bioquímicos subsequentes.
Para um TMO bem-sucedido, as células BM receptoras precisam ser ablacionadas (denominada mieloablação) para gerar espaço de nicho dentro da BM receptora para permitir o enxerto de células doadoras. Freqüentemente, a mieloablação é obtida usando irradiação gama de corpo total, que induz quebras de fita dupla no DNA que levam à morte celular, particularmente em células em divisão ativa, como células progenitoras hematopoiéticas2,3. Os protocolos de irradiação são feitos para induzir a morte suficiente das células BM, de modo que a letalidade animal resulte se o animal receptor não obtiver o enxerto adequado de células doadoras do BMT (a chamada 'irradiação letal'). No entanto, a irradiação requer instalações e equipamentos especializados, juntamente com recursos veterinários e de criação de animais não disponíveis para pesquisadores em todas as instituições. Além disso, a irradiação mieloablativa pode causar danos potencialmente letais a outros tecidos e, devido à imunossupressão, os animais irradiados são mais suscetíveis a infecções secundárias3. Como tal, foram desenvolvidos regimes de condicionamento de intensidade reduzida (os chamados protocolos 'RIC') destinados a minimizar os efeitos colaterais potencialmente tóxicos do protocolo de condicionamento em pacientes, particularmente para uso em populações de risco, como crianças e idosos4.
Alguns protocolos de RIC dependem de quimioterápicos, como o bussulfano, para condicionar o compartimento da MO. O bussulfano é um agente alquilante de DNA bifuncional frequentemente usado clinicamente como alternativa à irradiação5,6. Notavelmente, o bussulfano pode ser administrado com segurança a camundongos por injeção intraperitoneal (IP) e não requer instalações e equipamentos especializados necessários para irradiar camundongos. O condicionamento com bussulfano tem sido amplamente utilizado em nosso laboratório7, bem como em várias outras publicações recentes8–11. Quando doses de 60-100 mg / kg são empregadas, altos graus de quimerismo estável (>80% de células GFP +) podem ser estabelecidos no sangue periférico e MO7. É importante ressaltar que, nessas doses, a mieloablação não é completa e, como tal, os camundongos são capazes de sobreviver sem receber células BM de suporte (K. Peake, J. Manning, C. Lewis e C. Krieger, observações não publicadas). Além disso, com o condicionamento mielossupressor do bussulfano, há uma rápida reconstituição das células mielomonocíticas do sangue periférico pelas células do doador. No entanto, a reposição de linfócitos do sangue periférico por células de doadores é mais lenta, destacando a falta de imunossupressão que ocorre com doses de 60-100 mg/kg de bussulfano em comparação com a irradiação corporal total7.
Usamos com sucesso o quimerismo induzido por bussulfano para investigar BMDCs em camundongos do tipo selvagem, bem como em modelos de camundongos dos distúrbios neurodegenerativos esclerose lateral amiotrófica (ELA)7 e doença de Alzheimer. Observou-se que, sob certas condições, um número significativo de BMDCs GFP+ se acumula no SNC7,12. É importante ressaltar que, como o condicionamento mieloablativo com irradiação, o condicionamento com bussulfano seguido de TMO é suficiente para permitir o acúmulo de GFP + BMDC no SNC em camundongos do tipo selvagem e camundongos com distúrbios neurológicos7–11. Como um grande obstáculo no tratamento de distúrbios neurodegenerativos é a capacidade de obter moléculas terapêuticas da circulação para o SNC, onde podem exercer efeitos benéficos, isso levanta a possibilidade de que os BMDCs possam ser projetados para expressar moléculas terapêuticas e, subsequentemente, usados como um veículo para fornecer terapêutica ao SNC de receptores condicionados com bussulfano, um mecanismo que estamos investigando ativamente. Embora tenhamos descoberto que o condicionamento mieloablativo com irradiação leva a um maior acúmulo de BMDCs GFP+ no SNC em comparação com o condicionamento com bussulfano7, a irradiação pode ter toxicidade considerável em pacientes com distúrbios neurodegenerativos e em modelos murinos de doença do SNC.
Embora nós, e muitos outros, tenhamos usado modelos de TMO para estudar BMDCs em distúrbios neurodegenerativos, a capacidade de substituir amplamente o compartimento BM de um camundongo receptor por uma população distintamente identificável de células BM é uma ferramenta inestimável para estudar vários aspectos do sistema hematopoiético. Isso inclui uma ampla gama de tópicos de pesquisa, como desenvolvimento de linhagem hematopoiética, leucemia, transplante de órgãos, doença do enxerto contra o hospedeiro e imunobiologia.