AC133+ UMBILICAL CORD BLOOD PROGENITORS DEMONSTRATE RAPID SELF-RENEWAL AND LOW APOPTOSIS

Forraz N, Pettengell R, Deglesne PA, McGuckin CP
Br J Haematol. 2002 Nov;119(2):516-24


ABSTRACT:

Umbilical cord blood (UCB) provides immediate access to haemopoietic stem/progenitor cells (HSPC) but low cell number restricts use in full adult bone marrow reconstitution. This study investigated early ex vivo expansion kinetics of UCB AC133+ cells (2-4 x 10(4)/ml), mononuclear cells (MNC, 1-2 x 10(6)/ml) and AC133negative cells (AC133(neg), 2-4 x 10(4)/ml) in stroma-free 8 d liquid culture (fetal bovine serum-supplemented Iscove's-modified Dulbecco's medium (IMDM) with either 'K36EG'[c-Kit ligand, interleukin 3 (IL-3), IL-6, erythropoietin, granulocyte colony-stimulating factor] or 'TPOFL' (thrombopoietin, Flt-3 ligand). Cell enumeration, apoptosis assay and AC133/CD34/CD38 antigen immunophenotyping were performed at d 0, 3, 5 and 8. All three cell populations went through a proliferation lag phase between d 3 and d 5. AC133+ cells recovered better from lag phase with significantly higher fold increase (FI) when compared with MNC and AC133(neg) populations (K36EG FI: 15.04 +/- 5.46; TPOFL FI: 8.59 +/- 2.92, P < 0.05). After 8 d, populations lacking AC133+ cells were significantly more inclined to undergo apoptosis under proliferative conditions (P < 0.01). Also, when compared with K36EG, 8 d TPOFL-expanded AC133+ cells encompassed a significantly higher percentage of AC133+ and CD34+ early HSPC (K36EG: 20.50 +/- 2.36; TPOFL: 47.00 +/- 7.69; P < 0.05). In conclusion, TPOFL synergism demonstrated the potential for AC133+ HSPC ex vivo expansion inducing self-renewal, early HSPC maintenance and promoting cell survival status.

COMMENTO:

In questo lavoro Nicolas Forraz e colleghi hanno investigato la cinetica di espansione ex vivo delle cellule AC133+ ottenute dal sangue di cordone ombelicale. Il comportamento funzionale (proliferazione e induzione di apoptosi) di queste cellule è stato valutato in comparazione a quello mostrato da cellule AC133- e da cellule mononucleate.
Queste popolazioni cellulari sono state messe in coltura e stimolate con due differenti miscele di citochine: una chiamata K36EG e contenente c-Kit-ligand, interleuchina 3, interleuchina 6, eritropoietina, granulocyte colony-stimulating factor; l'altra chiamata TPOFL contenente trombopoietina e Flt-3 ligand. Capacità proliferative e induzione di apoptosi è stata valutata a 0, 3, 5, e 8 giorni. Gli Autori hanno dimostrato che dopo una fase di latenza proliferativa osservata nei primi giorni di coltura, le cellule AC133+ hanno dimostrato una maggiore capacità proliferativa rispetto alle altre popolazioni cellulari ed una minore propensione ad andare incontro a fenomeni apoptotici.
Il lavoro di Forraz dimostra la capacità proliferativa delle cellule AC133+ così come, dato molto importante, la possibilità di espandere in vitro questa popolazione cellulare.
Le cellule AC133+ sono considerate attualmente dei precursori angio-ematopoietici e non solo. Il loro utilizzo in trapianti cellulari per ripristinare la funzione ematopoietica in pazienti irradiati per tumore, si è dimostrata efficace al pari del trapianto delle cellule CD34+. L'unico problema era l'esiguo numero totale che era isolabile dal sangue del cordone ombelicale. Tale limitazione permetteva un loro uso solo nei trapianti ai bambini per un minor numero di cellule necessarie.
Questo lavoro apre la strada per un loro uso più estensivo qualora tali tecniche proliferative ne permettano una maggiore espansione in vitro.
Ma l'altro punto cardine è che le cellule AC133+ sono anche i precursori midollari delle cellule vascolari. La possibilità quindi di ampliare anche cellule indirizzate ad un fenotipo vascolare, non solo apre la possibilià di un loro uso terapeutico, ma anche ad una maggior possibilità di studio e comprensione dei maccanismi cellulari, (molecolari e genetici) che sottendono la produzione, la migrazione e la differenziazione periferica dei precursori endoteliali circolanti.

Fabio Pellegatta, Dipartimento di Scienze Farmacologiche, Milano