Son zamanlarda, merkezi sinir sistemindeki (MSS) mikroglia ve kemik iliği (BM) kaynaklı hücrelerin (BMDC'ler) rollerine hem hastalık sırasında hem de normal yaşlanma ile ilgili önemli bir ilgi olmuştur. CNS'nin yerleşik bağışıklık hücreleri olan mikroglia'nın, embriyogenez1 sırasında ilkel miyeloid progenitörlerin girişini takiben CNS'de geliştiği bilinmektedir. Mikroglia, miyelomonositik soylarının yönlerini yetişkin yaşamına kadar korur. Kanıtlar, BMDC'lerin mikroglial havuza katkısının sağlıklı yetişkin hayvanlarda minimum olduğunu gösterse de1, BMDC'lerin çeşitli nörodejeneratif hastalıkların ilerlemesinde oynadığı rol belirsizliğini korumaktadır. Bu belirsizlik, evrensel olarak kabul edilmiş ayırıcı immünohistokimyasal belirteç tanımlanmadığından, CNS içinde biriken BMDC'leri endojen yerleşik mikrogliadan ayırt etmenin zor olması gerçeğiyle birleşmektedir. BMDC'leri in vivo olarak izlemek için, bir alıcı farenin endojen BM hücrelerinin, β-aktin promotörün kontrolü altında her yerde yeşil floresan proteini (GFP) eksprese eden bir donör fareninkilerle değiştirildiği bir BM transplantasyonu (BMT) protokolü kullanıyoruz. Bu protokol, immünohistokimya kullanılarak alıcı fare içindeki GFP + BMDC'lerin hem lokalizasyonunun hem de morfolojisinin belirlenmesine izin verir ve floresanla aktive edilen hücre sınıflandırması (FACS) ve ardından gelen biyokimyasal testler kullanılarak bu hücrelerin daha fazla karakterizasyonunu kolaylaştırır.
Başarılı bir BMT için, alıcı BM hücrelerinin, donör hücre aşılamasına izin vermek için alıcı BM içinde niş alanı oluşturmak için ablasyon (miyeloablasyon olarak adlandırılır) gerekir. Sıklıkla, miyeloablasyon, özellikle hematopoietik progenitör hücreler2,3 gibi aktif olarak bölünen hücrelerde, hücre ölümüne yol açan DNA'da çift iplikli kırılmalara neden olan toplam vücut gama ışınlaması kullanılarak elde edilir. Işınlama protokolleri, yeterli BM hücre ölümünü indüklemek için yapılır, böylece alıcı hayvan BMT'den yeterli donör hücre aşılaması elde edemezse ('ölümcül ışınlama' olarak adlandırılır) hayvan ölümcüllüğü ile sonuçlanır. Bununla birlikte, ışınlama, tüm kurumlardaki araştırmacılar için mevcut olmayan veterinerlik ve hayvancılık kaynaklarının yanı sıra özel bir tesis ve ekipman gerektirir. Ayrıca, miyeloablatif ışınlama diğer dokularda potansiyel olarak ölümcül hasara neden olabilir ve immünosupresyon nedeniyle, ışınlanmış hayvanlar ikincil enfeksiyonlara karşı daha hassastır3. Bu nedenle, özellikle çocuklar ve yaşlılar gibi risk altındaki popülasyonlarda kullanım için, hastalarda koşullandırma protokolünün potansiyel olarak toksik yan etkilerini en aza indirmeyi amaçlayan azaltılmış yoğunluklu koşullandırma ('RIC' protokolleri olarak adlandırılır) rejimleri geliştirilmiştir4.
Bazı RIC protokolleri, BM kompartmanını koşullandırmak için busulfan gibi kemoterapötiklere dayanır. Busulfan, ışınlamaya alternatif olarak sıklıkla klinik olarak kullanılan iki işlevli bir DNA alkilleyici ajandır5,6. Özellikle, busulfan, intraperitoneal (IP) enjeksiyonu ile farelere güvenli bir şekilde uygulanabilir ve fareleri ışınlamak için gerekli özel tesis ve ekipmanı gerektirmez. Busulfan koşullandırma, laboratuvarımızda7 ve diğer bazı yeni yayınlarda 8-11 yaygın olarak kullanılmaktadır. 60-100 mg / kg'lık dozlar kullanıldığında, periferik kanda ve BM7'de yüksek derecede stabil kimerizm (% >80 GFP + hücreleri) oluşturulabilir. Daha da önemlisi, bu dozlarda miyeloablasyon tam değildir ve bu nedenle fareler destek BM hücreleri almadan hayatta kalabilirler. Ayrıca, miyelosüpresif busulfan koşullandırma ile periferik kan miyelomonositik hücrelerinin donör hücreler tarafından hızlı bir şekilde yeniden yapılandırılması söz konusudur. Bununla birlikte, periferik kan lenfositlerinin donör hücreler tarafından değiştirilmesi daha yavaştır ve toplam vücut ışınlamasına kıyasla 60-100 mg / kg busulfan dozları ile ortaya çıkan immünosupresyon eksikliğini vurgular7.
Vahşi tip farelerde ve ayrıca nörodejeneratif bozukluklar amyotrofik lateral skleroz (ALS)7 ve Alzheimer hastalığının fare modellerinde BMDC'leri araştırmak için busulfan kaynaklı kimerizmi başarıyla kullandık. Belirli koşullar altında önemli sayıda GFP + BMDC'nin CNS7,12 içinde biriktiği gözlemlenmiştir. Daha da önemlisi, ışınlama ile miyeloablatif koşullandırma gibi, busulfan koşullandırması ve ardından BMT, hem vahşi tip farelerde hem de nörolojik bozuklukları olan farelerdeCNS içinde GFP + BMDC birikimine izin vermek için yeterlidir 7-11. Nörodejeneratif bozuklukların tedavisinde önemli bir engel olarak, terapötik molekülleri dolaşımdan CNS'ye alma kabiliyeti olup, faydalı etkiler gösterebilmektedir, bu, BMDC'lerin terapötik molekülleri eksprese etmek için tasarlanabileceği ve daha sonra busulfan şartlandırılmış alıcıların CNS'sine terapötikler sunmak için bir araç olarak kullanılabileceği olasılığını artırmaktadır. aktif olarak araştırdığımız bir mekanizma. Işınlama ile miyeloablatif koşullandırmanın, busulfan koşullandırma7'ye kıyasla CNS'de daha fazla GFP + BMDC birikimine yol açtığını bulmuş olsak da, ışınlama, nörodejeneratif bozuklukları olan hastalarda ve CNS hastalığının murin modellerinde önemli toksisiteye sahip olabilir.
Biz ve diğerleri, nörodejeneratif bozukluklarda BMDC'leri incelemek için BMT modellerini kullanmış olsak da, bir alıcı farenin BM bölmesini büyük ölçüde belirgin bir şekilde tanımlanabilir bir BM hücresi popülasyonu ile değiştirme yeteneği, hematopoetik sistemin çeşitli yönlerini incelemek için paha biçilmez bir araçtır. Bu, hematopoietik soy gelişimi, lösemi, organ nakli, graft-versus-host hastalığı ve immünobiyoloji gibi çok çeşitli araştırma konularını içerir.