Hematopoiez, kemik iliği nişlerinde bulunan hematopoietik kök hücrelerin (HSC) tüm olgun kan hücresi hatlarını ortaya çıkardığı sıkı şekilde düzenlenmiş bir süreçtir. Hiyerarşik bir dizi, farklılaşma olayları sayesinde, HSC'ler çoklu güçlü öncüller üretir ve bu atalar ileri aşamada eritroid, miyeloid ve lenfoid hatlara bağlanır ve ardından fonksiyonel dolaşımdaki kan hücrelerine terminal olgunlaşmadan geçerler. Bu süreç, kemik iliği mikroçevresinde koordineli sinyal ile içsel transkripsiyonel ve epigenetik düzenleyici mekanizmalarla yönetilir. Bu düzenleyici yollardaki bozulmalar, özellikle HSC'lerde genetik veya somatik mutasyonların birikimi nedeniyle, normal farklılaşmayı bozabilir ve anormal öncüllerin klonal genişlemesine yol açabilir. Bu tür değişiklikler, nihayetinde mielodisplastik sendromlar (MDS) ve akut miyeloid lösemi (AML) dahil olmak üzere etkisiz hematopoez ve sitopenilerle karakterize edilen hematolojik bozukluklara yol açabilir.1,2,3,4,5.
Koloni oluşturan birim (CFU) testi, hematopoietik kök ve progenitör hücrelerin (HSPC) farklılaşma potansiyelini değerlendirmek için iyi kurulmuş bir in vitro tekniktir. Başlangıçta hematopoietik öncüllerin proliferatif ve farklılaşma kapasitesini ölçmek için kısa vadeli bir testolarak geliştirilen CFU testi, o zamandan beri hem klinik hem de deneysel hematolojide yaygın olarak kullanılanbir araç haline gelmiştir9. Preklinik laboratuvar ortamlarında, test genellikle genetik bozulmaların veya aday tedavilerin hematopoietik farklılaşma üzerindeki etkisini değerlendirmek için kullanılır. MDS ve AML araştırmaları bağlamında, CFU testleri moleküler ve genetik değişikliklerin hastadan kaynaklanan kemik iliği veya periferik kan hücrelerinin farklılaşma kapasitesini nasıl etkilediğini anlamak için işlevsel bir okuma sağlar.
CFU testi, HSPC'lerin metilselüloz bazlı yarı katı ortamda kültürlenmesini içerir; bu ortamda soyun özgül genişleme ve farklılaşmayı destekleyen tanımlanmış büyüme faktörleri bulunur. Bu koşullar altında, öncül hücreler çoğalır ve soy kimliğine göre morfolojik olarak sınıflandırılabilen ayrık koloniler oluşturur. Bu protokolde eritroid ve miyeloid farklılaşması için optimize edilmiş ticari olarak bulunan metilselüloz bazlı yarı katı ortam kullanılır. Bu ortam, interlökin-3 (IL-3), interlökin-6 (IL-6), kök hücre faktörü (SCF), eritropoietin (EPO), granülosit koloni uyarıcı faktör (G-CSF) ve granülosit-makrofaj koloni uyarıcı faktör (GM-CSF) gibi sitokinlerin kombinasyonunu içerir. Bu faktörler birlikte, koloni oluşturan birim-eritroid (CFU-E) ve patlama oluşturan birim-eritroid (BFU-E) gibi eritroid öncüllerin büyümesini destekler; miyeloid granülosit-makrofaj öncülleri (CFU-GM) ve granülosit, eritrosit, monosit, megakariosit öncülleri (CFU-GEMM) gibi multipotent öncüllerin büyümesini destekler.
Geniş kullanım alanına rağmen, yukarıda bahsedilen yarı katı ortam, megakaryositler ve trombositlerin ayırt edilmesini yeterince desteklemediği için farklılaşma kapasitesi açısından sınırlıdır. Bu uygulamalar için, trombosit büyüme faktörleri içeren daha özel formülasyonlar daha uygundur; Ancak, belirtilen protokol kapsamı dışındadırlar. Genel olarak, ortam formülasyonunun dikkatli seçimi, morfolojik değerlendirme ve akış sitometrisi gibi sonraki analizlerle birleşerek, araştırmacılar soy bağlılığı ve farklılaşma potansiyeli analiziyle ilaç hassasiyetini etkili bir şekilde değerlendirebilirler12.
Bu çalışmada, CFU testi, nüks/dirençli yüksek riskli MDS tedavisinde kombinasyon tedavilerinin terapötik potansiyelini incelemek için kullanılmıştır. Pirimetamin, toksoplazmoz ve parazitik sıtma tedavisinde kullanılan klinik olarak onaylanmış bir antifolattır ve yakın zamanda bir kanser karşıtıajan olarak incelenmiştir 13,14,15. Son çalışmalar, pirimetamin tedavisinin de novo pirimidin sentezini düzenleyen anahtar yolların inhibisyonu yoluylaetkili olabileceğini göstermiştir 16. Bu protokolde, CFU testleri, pirimetaminin tek ajan tedavisi olarak ve MDS ile AML tedavisinde güncel ön cephelerden biri olan Venetoclax ile kombinasyon tedavisi olarak klinik etkinliğini incelemek için kullanılır(17,18).
Yaygın kullanımına rağmen, CFU testi birkaç teknik sınırlama taşır. Koloni tanımlama ve sınıflandırma, gözlemciler arasında ve araştırma merkezleri arasında değişkenlik yaratabilecek morfolojikkriterlere büyük ölçüde dayanır 6,19,20,21. Ayrıca, MDS veya AML olan bireylerden alınan hastalardan alınan örnekler genellikle hücre canlılığının azalması, kırılganlığın artması ve heterojenlik gösterir; bu da koloni oluşumunu ve sonraki analizlerizorlaştırabilir. 9. Bu nedenle, akış sitometrisi dahil olmak üzere daha fazla karakterizasyon için kolonilerin hazırlanması, hücre bütünlüğünü korumak için dikkatli bir şekilde ele alınması gerektirebilir. Koloni tanımlama, sayma ve aşağı akış analizi için standartlaştırılmış prosedürlerin olmaması, çalışmalar arasında değişkenliğe katkıda bulunur. Bu teknik hususlar, hasta kaynaklı hematopoietik örnekler için özel olarak optimize edilmiş standart prosedürlerin gerekliliğini vurgulamaktadır.
Bu protokol, hematolojik maligniteli hastaların birincil kemik iliği veya periferik kan örneklerinden türetilen mononükleer hücreler kullanılarak CFU testleri yapmak için optimize edilmiş bir iş akışını ortaya koyar. Yaklaşım, hassas hasta kaynaklı hücrelerin ele alınması, güvenilir kültür koşulları oluşturulması ve koloni tanımlaması ile nicelendirilmesi için tutarlı kriterlerin uygulanması için pratik stratejilere odaklanır. Detaylı metodolojik rehberlik sağlayarak ve tekrarlanabilir analiz uygulamalarına vurgu yaparak bu protokol, MDS ve AML'nin preklinik çalışmalarında hematopoietik farklılaşma ve terapötik yanıtın daha güvenilir değerlendirilmesini kolaylaştırmayı amaçlamaktadır.