Vereloome tüvirakud

Hematopoeetilisi tüvirakke (HSC-sid), nagu ka mesenhümaalseid eellasrakke, iseloomustab multipotentsus ja need annavad alust rakuliinidele, mille lõplikest elementidest moodustuvad vere moodustunud elemendid, aga ka hulgaliselt immuunsüsteemi spetsialiseerunud koerakke.

Kõigi vererakkude ühise eelkäija olemasolu hüpotees, nagu ka termin "tüvirakk" ise, kuulub A. Maksimovile (1909). HSC-de rakumassi moodustumise potentsiaal on tohutu - luuüdi tüvirakud toodavad iga päev 10 rakku, mis moodustavad perifeerse vere moodustunud elemendid. Hematopoeetiliste tüvirakkude olemasolu fakt tehti kindlaks 1961. aastal katsetes vereloome taastamise kohta hiirtel, kes said surmava annuse radioaktiivset kiirgust, mis hävitab luuüdi tüvirakke. Pärast süngeensete luuüdirakkude siirdamist sellistele surmavalt kiiritatud loomadele leiti retsipientide põrnas eraldiseisvaid vereloome koldeid, mille allikaks olid üksikud klonogeensed eellasrakud.

Seejärel tõestati vereloome tüvirakkude võimet ennast ise hooldada, tagades vereloome funktsiooni ontogeneesi protsessis. Embrüonaalse arengu protsessis eristuvad HSC-d kõrge migratsiooniaktiivsuse poolest, mis on vajalik nende liikumiseks vereloomeorganite moodustumise tsoonidesse. See HSC-de omadus säilib ka ontogeneesis - tänu pidevale migratsioonile toimub immunokompetentsete rakkude kogumi pidev uuenemine. HSC-de võime migreeruda, tungida läbi histohemaatiliste barjääride, implanteeruda kudedesse ja klonogeenset kasvu oli aluseks luuüdi rakkude siirdamisele mitmete vereloomesüsteemi patoloogiaga seotud haiguste korral.

Nagu kõik tüvirakuressursid, esinevad ka vereloome tüvirakud oma nišis (luuüdis) väga väikestes kogustes, mis põhjustab nende eraldamisel teatud raskusi. Immunofenotüübiliselt iseloomustatakse inimese HSC-sid kui CD34+ NK-rakke, mis on võimelised migreeruma vereringesse ja asustama immuunsüsteemi organeid või taasasustama luuüdi strooma. Tuleb selgelt mõista, et HSC-d ei ole luuüdi kõige ebaküpsemad rakud, vaid pärinevad eellasrakkudest, mille hulka kuuluvad uinunud fibroblastilaadsed CD34-negatiivsed rakud. On kindlaks tehtud, et CD34 fenotüübiga rakud on võimelised sisenema üldisesse vereringesse, kus nad muudavad oma fenotüübi CD34+-ks, kuid luuüdisse tagasimigreerumisel mikrokeskkonna mõjul muutuvad nad taas CD34-negatiivseteks tüvirakkude elementideks. Puhkeolekus ei reageeri CD34~ rakud strooma parakriinsetele regulatiivsetele signaalidele (kasvufaktorid, tsütokiinid). Kuid olukordades, mis nõuavad vereloome intensiivsuse suurenemist, reageerivad CD34 fenotüübiga tüvirakud diferentseerumissignaalidele, moodustades nii vereloome- kui ka mesenhümaalseid eellasrakke. Hematopoeesi tekib HSC-de otsese kokkupuute kaudu luuüdi strooma rakuliste elementidega, mida esindab makrofaagide, retikulaarsete endoteelirakkude, osteoblastide, strooma fibroblastide ja rakuvälise maatriksi keeruline võrgustik. Luuüdi strooma alus ei ole ainult hematopoeetilise koe maatriks või "skelett"; see teostab vereloome peenregulatsiooni kasvufaktorite, tsütokiinide ja kemokiinide parakriinsete regulatiivsete signaalide tõttu ning pakub ka vererakkude moodustumiseks vajalikke adhesiivseid interaktsioone.

Seega põhineb pidevalt uuenev vereloomesüsteem polüpotentsel (vereloome seisukohast) vereloome tüvirakul, mis on võimeline pikaajaliseks enesesäilitamiseks. Pühendumisprotsessis läbivad HSC-d primaarse diferentseerumise ja moodustavad rakkude kloone, mis erinevad tsütomorfoloogiliste ja immunofenotüübiliste omaduste poolest. Primitiivsete ja pühendunud eellasrakkude järjestikune moodustumine lõpeb erinevate vereloomeliinide morfoloogiliselt identifitseeritavate eellasrakkude moodustumisega. Vereloome keeruka mitmeastmelise protsessi järgnevate etappide tulemuseks on rakkude küpsemine ja küpsete moodustunud elementide - erütrotsüütide, leukotsüütide, lümfotsüütide ja trombotsüütide - vabanemine perifeersesse verre.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Hematopoeetiliste tüvirakkude allikad

Hematopoeetilisi tüvirakke peetakse enim uuritud tüvirakkude allikaks, mis on suuresti tingitud nende kliinilisest kasutamisest luuüdi siirdamisel. Esmapilgul on nende rakkude kohta üsna palju teada. Mingil määral on see tõsi, kuna HSC-de vahepealsed ja küpsed järglased on kõige kättesaadavamad rakulised elemendid, millest igaüht (erütrotsüüdid, leukotsüüdid, lümfotsüüdid, monotsüüdid/makrofaagid ja trombotsüüdid) on hoolikalt uuritud kõigil tasanditel - alates valgusmikroskoopiast kuni elektronmikroskoopiani, biokeemilistest ja immunofenotüübilistest omadustest kuni PCR-analüüsi meetodite abil identifitseerimiseni. HSC-de morfoloogiliste, ultrastruktuuriliste, biokeemiliste, immunofenotüübiliste, biofüüsikaliste ja genoomsete parameetrite jälgimine ei ole aga andnud vastuseid paljudele problemaatilistele küsimustele, mille lahendamine on vajalik rakkude siirdamise arendamiseks. Hematopoeetiliste tüvirakkude stabiliseerimise mehhanisme puhkeolekus, nende aktiveerimist, sisenemist sümmeetrilise või asümmeetrilise jagunemise staadiumisse ja mis kõige tähtsam, pühendumist selliste funktsionaalselt erinevate vere moodustatud elementide nagu erütrotsüüdid, leukotsüüdid, lümfotsüüdid ja trombotsüüdid moodustumisele ei ole veel kindlaks tehtud.

CD34 fenotüübiga rakkude olemasolu luuüdis, mis on nii mesenhümaalsete kui ka hematopoeetiliste tüvirakkude eellasrakud, tõstatas küsimuse varaseimate rakkude diferentseerumise eelkäijate olemasolust stromaalseteks ja hematopoeetilisteks liinideks, mis on lähedased CD34-negatiivsetele rakkudele. Nn pikaajalise kultuuri initsieerimisrakk (LTC-IC) saadi pikaajalise kultiveerimismeetodi abil. Selliste kolooniat moodustava aktiivsusega eellasrakkude eluiga luuüdi stromaalsel alusel teatud kasvufaktorite kombinatsiooniga ületab 5 nädalat, samas kui pühendunud kolooniat moodustavate ühikute (CFU) elujõulisus kultuuris on vaid 3 nädalat. Praegu peetakse LTC-IC-d HSC-de funktsionaalseks analoogiks, kuna suure taasasustamispotentsiaaliga on umbes 20% LTC-IC-dest iseloomulik CD34+CD38- fenotüübile ja neil on suur eneseuuendamise võime. Selliseid rakke leidub inimese luuüdis sagedusega 1:50 000. Siiski tuleks HSC-dele kõige lähedasemateks pidada müeloid-lümfoidseid rakke, mis saadakse pikaajaliste (15 nädalat) kultiveerimistingimuste abil. Sellised rakud, mida tähistatakse kui LTC4, kuuluvad inimese aju luuüdi rakkude hulka, mida leidub 10 korda harvemini kui LTC4-IC-sid ja moodustavad nii müeloidseid kui ka lümfoidseid hematopoeetilisi liinide rakuliine.

Kuigi hematopoeetiliste tüvirakkude märgistamine monoklonaalsete antikehadega, millele järgneb immunofenotüübiline identifitseerimine, on peamine meetod tüvipotentsiaaliga hematopoeetiliste rakkude äratundmiseks ja selektiivseks sorteerimiseks, on selliselt eraldatud HSC-de kliiniline rakendamine piiratud. CD34 retseptori või muude markerantigeenide blokeerimine antikehadega immunopositiivse sorteerimise ajal muudab paratamatult selle abil eraldatud raku omadusi. HSC-de immunonegatiivset isoleerimist magnetkolonnidel peetakse eelistatavamaks. Sellisel juhul kasutatakse aga sorteerimiseks tavaliselt metallkandjale fikseeritud monoklonaalseid antikehi. Lisaks, mis on oluline, põhinevad mõlemad HSC-de isoleerimise meetodid pigem fenotüübilistel kui funktsionaalsetel omadustel. Seetõttu eelistavad paljud teadlased HSC-de klonogeensete parameetrite analüüsi, mis võimaldab määrata eellasrakkude küpsusastet ja diferentseerumise suunda kolooniate suuruse ja koostise põhjal. On teada, et sidumise käigus väheneb koloonias olevate rakkude ja nende tüüpide arv. Hematopoeetiline tüvirakk ja selle varajane tütarrakk, mida nimetatakse granulotsüüt-erütrotsüüt-monotsüütide-megakarüotsüütide kolooniat moodustavaks ühikuks (CFU-GEMM), loovad kultuuris suuri mitmerealisi kolooniaid, mis sisaldavad vastavalt granulotsüüte, erütrotsüüte, monotsüüte ja megakarüotsüüte. Granulotsüütide-monotsüütide kolooniat moodustav üksus (CFU-GM), mis asub pühendumisjoonest allavoolu, moodustab granulotsüütide ja makrofaagide kolooniaid ning granulotsüütide kolooniat moodustav üksus (CFU-G) moodustab ainult väikese küpsete granulotsüütide koloonia. Varajane erütrotsüütide eellasrakk, erütrotsüütide purskeid moodustav üksus (CFU-E), on suurte erütrotsüütide kolooniate allikas ja küpsem erütrotsüütide kolooniat moodustav üksus (CFU-E) on väikeste erütrotsüütide kolooniate allikas. Üldiselt, kui rakud kasvavad pooltahketel söötmetel, saab identifitseerida rakke, mis moodustavad kuut tüüpi müeloidseid kolooniaid: CFU-GEMM, CFU-GM, CFU-G, CFU-M, BFU-E ja CFU-E.

Lisaks hematopoeetilistele derivaatidele sisaldab iga HSC-de eraldamise lähtematerjal märkimisväärsel hulgal kaasnevaid rakke. Sellega seoses on transplantaadi eelnev puhastamine vajalik eelkõige doonori immuunsüsteemi aktiivsetest rakkudest. Tavaliselt kasutatakse selleks immunoselektsiooni, mis põhineb spetsiifiliste antigeenide ekspressioonil lümfotsüütide poolt, mis võimaldab neid isoleerida ja eemaldada monoklonaalsete antikehade abil. Lisaks on välja töötatud luuüdi siirdamise T-lümfotsüütide ammendumise immunorosettmeetod, mis põhineb CD4+ lümfotsüütide ja spetsiifiliste monoklonaalsete antikehade komplekside moodustumisel, mis eemaldatakse tõhusalt afereesi abil. See meetod tagab puhastatud rakulise materjali tootmise, milles on 40–60% hematopoeetilisi tüvirakke.

Leukafereesi produktist verest küpsete moodustunud elementide eemaldamise tõttu saavutatakse eellasrakkude arvu suurenemine vastuvoolu tsentrifuugimise teel, millele järgneb filtreerimine (kelaatori - trinaatriumtsitraadi - juuresolekul) läbi kolonnide, mis sisaldavad inimese immunoglobuliiniga kaetud nailonkiude. Nende kahe meetodi järjestikune kasutamine tagab transplantaadi täieliku puhastamise trombotsüütidest, 89% erütrotsüütidest ja 91% leukotsüütidest. HSC-de kadumise olulise vähenemise tõttu saab CD34+ rakkude taset kogu rakkude massis suurendada 50%-ni.

Isoleeritud hematopoeetiliste tüvirakkude võimet moodustada kultuuris küpsetest vererakkudest kolooniaid kasutatakse rakkude funktsionaalseks iseloomustamiseks. Moodustunud kolooniate analüüs võimaldab tuvastada ja kvantifitseerida eellasrakkude tüüpe, nende sidumise astet ja määrata nende diferentseerumise suunda. Klonogeenset aktiivsust määratakse pooltahkes keskkonnas metüültselluloosil, agaril, plasmal või fibriingeelil, mis vähendab rakkude migratsiooniaktiivsust, takistades nende kinnitumist klaasi või plasti pinnale. Optimaalsetes kultiveerimistingimustes arenevad kloonid ühest rakust 7-18 päeva jooksul. Kui kloon sisaldab vähem kui 50 rakku, identifitseeritakse see ühe klastrina; kui rakkude arv ületab 50, identifitseeritakse see kolooniana. Arvesse võetakse kolooniat moodustada võimeliste rakkude arvu (kolooniat moodustavad ühikud - CFU või kolooniat moodustavad rakud - COC). Tuleb märkida, et CFU ja COC parameetrid ei vasta HSC-de arvule rakususpensioonis, kuigi nad korreleeruvad sellega, mis rõhutab taas kord vajadust määrata HSC-de funktsionaalne (kolooniat moodustav) aktiivsus in vitro.

Luuüdi rakkude seas on hematopoeetilistel tüvirakkudel suurim proliferatsioonipotentsiaal, mistõttu nad moodustavad kultuuris suurimaid kolooniaid. Selliste kolooniate arv on pakutud kaudselt määrama tüvirakkude arvu. Pärast in vitro kolooniate moodustumist, mille läbimõõt ületas 0,5 mm ja rakkude arv üle 1000, testisid autorid selliseid rakke resistentsuse suhtes 5-fluorouratsiili subletaalsete annuste suhtes ja uurisid nende võimet taasasustada letaalselt kiiritatud loomade luuüdi. Määratletud parameetrite kohaselt olid isoleeritud rakud HSC-dest peaaegu eristamatud ja said lühendi HPP-CFC - kõrge proliferatsioonipotentsiaaliga kolooniaid moodustavad rakud.

Hematopoeetiliste tüvirakkude parema isoleerimise otsingud jätkuvad. Hematopoeetiliste tüvirakkude morfoloogilised omadused on aga lümfotsüütidega sarnased ja esindavad suhteliselt homogeenset rakkude komplekti, millel on peaaegu ümarad tuumad, peenelt hajutatud kromatiin ja väike kogus nõrgalt basofiilset tsütoplasmat. Ka nende täpset arvu on raske kindlaks määrata. Eeldatakse, et HSC-sid esineb inimese luuüdis sagedusega 1 iga 106 tuumaga raku kohta.

Hematopoeetiliste tüvirakkude identifitseerimine

Hematopoeetiliste tüvirakkude identifitseerimise kvaliteedi parandamiseks viiakse läbi membraaniga seotud antigeenide spektri järjestikune või samaaegne (mitmekanalilisel sorteerijal) uuring ning HSC-des tuleks CD34+CD38 fenotüüp kombineerida lineaarsete diferentseerumismarkerite, eriti immunokompetentsete rakkude antigeenide, näiteks CD4, pinnaimmunoglobuliinide ja glükoforiini puudumisega.

Peaaegu kõik hematopoeetiliste tüvirakkude fenotüüpimise skeemid hõlmavad CD34 antigeeni määramist. See glükoproteiin molekulmassiga umbes 110 kDa, millel on mitu glükosüülimiskohta, ekspresseerub plasmarakkude membraanil pärast vastava geeni aktiveerimist, mis lokaliseeritud 1. kromosoomis. CD34 molekuli funktsioon on seotud L-selektiini vahendatud varajaste hematopoeetiliste eellasrakkude interaktsiooniga luuüdi stromaalse alusega. Siiski tuleb meeles pidada, et CD34 antigeeni olemasolu rakupinnal võimaldab ainult esialgset hinnangut HSC sisaldusele rakususpensioonis, kuna seda ekspresseerivad ka teised hematopoeetilised eellasrakud, samuti luuüdi stroomarakud ja endoteelirakud.

Hematopoeetiliste eellasrakkude diferentseerumise ajal väheneb CD34 ekspressioon püsivalt. Erütrotsüütide, granulotsüütide ja monotsüütide poolt pühendunud eellasrakud ekspresseerivad CD34 antigeeni kas nõrgalt või ei ekspresseeri seda üldse oma pinnal (CD34 fenotüüp). CD34 antigeeni ei tuvastata diferentseerunud luuüdi rakkude ja küpsete vererakkude pinnamembraanil.

Tuleb märkida, et hematopoeetiliste eellasrakkude diferentseerumise dünaamikas ei vähene mitte ainult CD34 ekspressiooni tase, vaid suureneb järk-järgult ka CD38 antigeeni ekspressioon, mis on integraalne membraani glükoproteiin molekulmassiga 46 kDa, millel on NAD-glükohüdrolaasi ja ADP-ribosüültsüklaasi aktiivsus, mis viitab selle osalemisele ADP-riboosi transpordis ja sünteesis. Seega ilmneb hematopoeetiliste eellasrakkude sidumise astme topeltkontrolli võimalus. CD34+CD38+ fenotüübiga rakkude populatsioon, mis moodustab 90–99% CD34-positiivsetest luuüdi rakkudest, sisaldab piiratud proliferatiivse ja diferentseerumispotentsiaaliga eellasrakke, samas kui CD34+CD38 fenotüübiga rakud võivad pidada HSC rolli.

Tõepoolest, valemiga CD34+CD38- kirjeldatud luuüdi rakkude populatsioon sisaldab suhteliselt suurt hulka primitiivseid tüvirakke, mis on võimelised diferentseeruma müeloid- ja lümfoidsuunas. CD34+CD38- fenotüübiga rakkude pikaajalise kultiveerimise tingimustes on võimalik saada kõik vere küpsed moodustunud elemendid: neutrofiilid, eosinofiilid, basofiilid, monotsüüdid, megakarüotsüüdid, erütrotsüüdid ja lümfotsüüdid.

Suhteliselt hiljuti on kindlaks tehtud, et CD34-positiivsed rakud ekspresseerivad veel kahte markerit, AC133 ja CD90 (Thy-1), mida kasutatakse samuti hematopoeetiliste tüvirakkude identifitseerimiseks. Thy-1 antigeen ekspresseeritakse koos CD117 retseptoriga (c-kit) luuüdi, nabaväädi ja perifeerse vere CD34+ rakkudel. See on pinna fosfatidüülinositooli siduv glükoproteiin molekulmassiga 25-35 kDa, mis osaleb rakkude adhesiooniprotsessides. Mõned autorid usuvad, et Thy-1 antigeen on kõige ebaküpsemate CD34-positiivsete rakkude marker. Isepaljunevad rakud CD34+Thy-1+ fenotüübiga annavad pikaajalise kultiveeritud liinid koos tütarrakkude moodustumisega. Eeldatakse, et Thy-1 antigeen blokeerib regulatiivseid signaale, mis põhjustavad rakkude jagunemise peatumist. Hoolimata asjaolust, et CD34+Thy1+ rakud on võimelised ise paljunema ja looma pikaajalisi kultiveeritud liine, ei saa nende fenotüüpi omistada ainult HSC-dele, kuna Thy-1+ sisaldus CD34-positiivsete rakuliste elementide kogumassis on umbes 50%, mis ületab oluliselt hematopoeetiliste rakkude arvu.

Hematopoeetiliste tüvirakkude identifitseerimise seisukohast on paljulubavam AC133 – hematopoeetiliste eellasrakkude antigeeni marker, mille ekspressioon tuvastati esmakordselt embrüonaalsetel maksarakkudel. AC133 on transmembraanne glükoproteiin, mis ilmub rakumembraani pinnale HSC küpsemise kõige varasemas staadiumis – on võimalik, et isegi varem kui CD34 antigeen. A. Petrenko ja V. Grishchenko (2003) uuringutes tehti kindlaks, et AC133 ekspresseerub kuni 30%-l CD34-positiivsetest embrüonaalsetest maksarakkudest.

Seega koosneb hematopoeetiliste tüvirakkude ideaalne fenotüübiline profiil praeguste kontseptsioonide kohaselt rakulisest kontuurist, mille kontuurid peaksid hõlmama CD34, AC133 ja Thy-1 antigeenide konfiguratsioone, kuid CD38, HLA-DR ja lineaarsete diferentseerumismarkerite GPA, CD3, CD4, CD8, CD10, CD14, CD16, CD19, CD20 molekulaarsetele projektsioonidele ruumi pole.

HSC-de fenotüübilise portree variatsiooniks võib olla kombinatsioon CD34+CD45RalowCD71low, kuna selle valemiga kirjeldatud rakkude omadused ei erine CD34+CD38 fenotüübiga rakkude funktsionaalsetest parameetritest. Lisaks saab inimese HSC-sid identifitseerida fenotüübiliste tunnuste CD34+Thy-l+CD38Iow/'c-kit/low järgi – ainult 30 sellist rakku taastavad täielikult vereloome surmavalt kiiritatud hiirtel.

40-aastane intensiivne uurimisperiood HSC-de kohta, mis on võimelised nii ise paljunema kui ka diferentseeruma teisteks rakulisteks elementideks, algas luuüdi rakkude üldiste fenotüüpiliste omaduste analüüsiga, mis võimaldas õigustada luuüdi siirdamise kasutamist vereloomesüsteemi erinevate patoloogiate ravis. Hiljem avastatud uut tüüpi tüvirakke pole kliinilises praktikas veel laialdaselt kasutatud. Samal ajal on nabanööri vere ja embrüonaalse maksa tüvirakud võimelised oluliselt laiendama rakkude siirdamise ulatust mitte ainult hematoloogias, vaid ka teistes meditsiinivaldkondades, kuna need erinevad luuüdi HSC-dest nii kvantitatiivsete kui ka kvalitatiivsete omaduste poolest.

Siirdamiseks vajalik hematopoeetiliste tüvirakkude massi maht saadakse tavaliselt luuüdist, perifeersest ja nabaväädiverest ning embrüonaalsest maksast. Lisaks saab hematopoeetilisi eellasrakke saada in vitro, paljundades ESC-sid ja seejärel suunates neid hematopoeetilisteks rakulisteks elementideks. A. Petrenko, V. Grishchenko (2003) märgivad õigesti erineva päritoluga HSC-de immunoloogilistes omadustes ja vereloomet taastava võime olulisi erinevusi, mis on tingitud varajaste pluripotentsete ja hiliste eellasrakkude ebavõrdsest suhtest nende allikates. Lisaks iseloomustavad erinevatest tüviallikatest saadud hematopoeetilisi tüvirakke kvantitatiivselt ja kvalitatiivselt täiesti erinevad mittehematopoeetiliste rakkude ühendused.

Luuüdist on juba saanud traditsiooniline vereloome tüvirakkude allikas. Luuüdi rakkude suspensioon saadakse niude- või rinnakuluust lokaalanesteesia all pesemise teel. Sel viisil saadud suspensioon on heterogeenne ja sisaldab segu HSC-dest, stroomarakkude elementidest, müeloidsete ja lümfoidsete liinide pühendunud eellasrakkudest, samuti vere küpsetest moodustunud elementidest. CD34+ ja CD34+CD38 fenotüübiga rakkude arv luuüdi mononukleaarsete rakkude seas on vastavalt 0,5–3,6 ja 0–0,5%. Perifeerne veri pärast G-CSF-i indutseeritud HSC-de mobiliseerimist sisaldab 0,4–1,6% CD34+ ja 0–0,4% CD34+CD38.

Immunofenotüüpidega CD34+CD38 ja CD34+ rakkude osakaal on nabaväädiveres suurem - 0–0,6 ja 1–2,6% ning nende maksimaalne arv on tuvastatud embrüonaalse maksa hematopoeetiliste rakkude hulgas - vastavalt 0,2–12,5 ja 2,3–35,8%.

Siirdatud materjali kvaliteet ei sõltu aga mitte ainult selles sisalduvate CD34+ rakkude arvust, vaid ka nende funktsionaalsest aktiivsusest, mida saab hinnata kolooniate moodustumise taseme järgi in vivo (luuüdi taasasustamine letaalselt kiiritatud loomadel) ja in vitro - kolooniate kasvu abil poolvedelatel söötmetel. Selgus, et embrüonaalsest maksast, loote luuüdist ja nabaväädiverest eraldatud CD34+CD38 HLA-DR fenotüübiga hematopoeetiliste eellasrakkude kolooniaid moodustav ja proliferatiivne aktiivsus ületab oluliselt täiskasvanu luuüdi ja perifeerse vere hematopoeetiliste rakkude proliferatiivset ja kolooniaid moodustavat potentsiaali. Erineva päritoluga HSC-de kvantitatiivne ja kvalitatiivne analüüs näitas olulisi erinevusi nii nende suhtelises sisalduses rakususpensioonis kui ka funktsionaalsetes võimetes. Loote luuüdist saadud siirdatud materjalis leiti maksimaalne CD34+ rakkude arv (24,6%). Täiskasvanu luuüdi sisaldab 2,1% CD34-positiivseid rakulisi elemente. Täiskasvanu perifeerse vere mononukleaarsete rakkude hulgas on CD34+ fenotüübiga ainult 0,5%, samas kui nabaväädiveres ulatub nende arv 2%-ni. Samal ajal on loote luuüdi CD34+ rakkude kolooniaid moodustav võime 2,7 korda suurem kui täiskasvanu luuüdi hematopoeetiliste rakkude klonaalne kasvuvõime ning nabanööri vererakud moodustavad oluliselt rohkem kolooniaid kui täiskasvanute perifeersest verest eraldatud hematopoeetilised elemendid: vastavalt 65,5 ja 40,8 kolooniat/105 rakku.

Hematopoeetiliste tüvirakkude proliferatiivse aktiivsuse ja kolooniaid moodustava võime erinevused on seotud mitte ainult nende erineva küpsusastmega, vaid ka nende loomuliku mikrokeskkonnaga. On teada, et tüvirakkude proliferatsiooni intensiivsus ja diferentseerumise kiirus määratakse mitmekomponendilise kasvufaktorite ja tsütokiinide süsteemi integreeritud regulatiivse toime poolt, mida toodavad nii tüvirakud ise kui ka nende maatriks-strooma mikrokeskkonna rakulised elemendid. Puhastatud rakupopulatsioonide ja seerumivaba söötme kasutamine rakkude kultiveerimiseks võimaldas iseloomustada kasvufaktoreid, millel on stimuleeriv ja pärssiv toime erineva tasemega tüvirakkudele, eellasrakkudele ja ühes või teises lineaarses suunas paiknevatele rakkudele. Uuringute tulemused näitavad veenvalt, et erineva ontogeneetilise arengutasemega allikatest saadud HSC-d erinevad nii fenotüübiliselt kui ka funktsionaalselt. Ontogeneesi varasemates etappides olevatele HSC-dele on iseloomulik kõrge enesepaljunemispotentsiaal ja kõrge proliferatiivne aktiivsus. Selliseid rakke iseloomustavad pikemad telomeerid ja nad on pühendunud kõigi hematopoeetiliste rakuliinide moodustamisele. Immuunsüsteemi reaktsioon embrüonaalse päritoluga HSC-dele on hilinenud, kuna sellised rakud ekspresseerivad nõrgalt HLA molekule. HSC-de suhtelise sisalduse, nende eneseuuendamise võime ja moodustatavate pühendumusliinide tüüpide arvu vahel on selge gradatsioon: embrüonaalse maksa CD34+ rakud > nabaväädivere CD34+ rakud > luuüdi CD34+ rakud. Oluline on märkida, et sellised erinevused on omased mitte ainult inimese arengu intra-, neo- ja varajasele postnataalsele perioodile, vaid ka kogu ontogeneesile – täiskasvanu luuüdist või perifeersest verest saadud HSC-de proliferatiivne ja kolooniaid moodustav aktiivsus on pöördvõrdeline doonori vanusega.