Der Einfluss von SCF und anderer Zytokine auf das Adhäsionsverhalten hämatopoetischer Stammzellen sowie deren Engraftment und Organverteilung nach Transplantation in NOD/SCID Mäusen

Die Transplantation autologer und allogener hämatopoetischer Stammzellen ist mittlerweile eine etablierte Behandlungsmethode ausgewählter onkologischer und hämatologischer Erkrankungen. Es hat sich gezeigt, dass die Rate klinischer Komplikationen unter einer solchen Behandlung abnimmt, je mehr hämatologische Stammzellen transplantiert werden. Oft ist es jedoch schwierig, eine ausreichende Menge an transplantierbaren Stammzellen zu gewinnen. In dieser Arbeit wurde die Möglichkeit überprüft, die Effizienz einer Stammzelltransplantation zu steigern. Ziel war es zu untersuchen, inwieweit sich die Bindungskapazität von Adhäsionsmolekülen dahingehend beeinflussen lässt, so dass es zu einem verbesserten Engraftment der transplantierten Zellen und dadurch, zu einer schnelleren Regeneration der Hämatopoese nach der Transplantation kommt. So wurde zunächst ein Ligandenassay entwickelt, der es ermöglichte, die Stimulierbarkeit und daraus resultierende, verstärkte Bindung verschiedener Zelllinien, sowie primärer Zellen aus unterschiedlichen Quellen an Fibronektindomänen mittels der Wachstumsfaktoren Stem Cell Factor (SCF), Hepatocyte Growth Factor / Scatter Factor (HGF/SF), Flt-3 Ligand (FL) und Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) zu überprüfen. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse wurden anschließend auf ein Tiermodell übertragen. Zunächst wurden aufgereinigte linienspezifisch depletierte (lin-) Zellen von mobilisierten, gesunden Spendern, mit und ohne simultane Injektion von SCF in zuvor sublethal bestrahlter NOD/SCID Mäuse transplantiert. Sechs Wochen später wurde das Knochenmark der Versuchstiere auf das Vorhandensein humaner Zellen sowohl durchflußzytometrisch, als auch mittels PCR hin untersucht. Später wurde der Versuchsansatz auch auf die Transplantation mononukleärer Zellen aus Nabelschnurblut ausgedehnt. Nachdem in jüngster Zeit mehrere Studien auf eine mögliche Transdifferenzierung organspezifischer Stammzellen zu Zellen anderer Organe hingewiesen haben, wurden Leber, Niere, Hoden und Milz der transplantierten Mäuse auf eventuell vorhandene humane Zellen hin untersucht. Dabei konnten in der Leber 0,09%-0,15% humane Zellen und in der Niere 0,05%-0,23% Zellen menschlichen Ursprungs detektiert werden

Expression and function of homing-essential molecules and enhanced in vivo homing ability of human peripheral blood-derived hematopoietic progenitor cells after stimulation with stem cell factor

Hematopoietic stem cell (HSC) homing from blood to bone marrow is a multistep process involving rolling, extravasation, migration, and finally adhesion in the correct microenvironment. With view to the hematopoietic recovery after clinical stem cell transplantation, we investigated the effect of stem cell factor (SCF) on the expression and the adhesive function of the alpha4beta1 and alpha5beta1 integrins very-late antigen (VLA)-4 and VLA-5 on peripheral blood-derived hematopoietic progenitor cells. After SCF stimulation, the expression of VLA-4 and VLA-5 on CD34+/c-kit+ cells obtained from healthy donors increased from 54% to 90% and from 3% to 82%, respectively. For patient-derived cells, the increase was 67% to 90% and 12% to 46%. The proportion of mononuclear cells adhering to the fibronectin fragment CH296 increased by stimulation with SCF from 14% to 23%. Accordingly, functional studies showed an approximate 30% increase of adherent long-term culture-initiating cell. The improvement of the homing abilities of SCF-stimulated HSC was confirmed by transplantation into sublethally irradiated nonobese diabetic-scid/scid mice. Six weeks after the transplantation, in eight of eight animals receiving human HSC with the addition of SCF, a profound multilineage hematopoietic engraftment was detected, whereas in the control group receiving only HSC, none of eight animals engrafted. Our data provide the first in vivo evidence that stimulation with cytokines improves the homing ability of transplanted human hematopoietic progenitor cells