Лимфоцит против стволовой клетки

В 1966 году аспирант лаборатории иммунологии Института биофизики Министерства здравоохранения СССР Лия Сеславина провела эксперименты, позволившие увидеть итоги взаимодействия стволовых клеток с лимфоцитами. До этих экспериментов никому не понадобилось сталкивать главную фигуру иммунной системы - лимфоцит с главной фигурой кроветворной системы -стволовой клеткой. Бума исследований клеточных взаимодействий тогда еще не было. Он начался после 1968 года, когда было доказано, что Б-лимфоциты не могут начать свою работу по "выпуску" антител, не "поговорив" с Т-лимфоцитами. Т-Б-взаимодействие стало одной из самых многолюдных областей исследований. Исследователи так увлеклись изучением взаимодействия двух типов лимфоцитов, что не думали о возможности взаимодействия лимфоцитов с кроветворными стволовыми клетками.

Наши первые опыты заключались в том, что мы смешали в пробирке по одному миллиону селезеночных клеток мышей двух пород. Селезенка - своеобразный орган, и лимфоидный и кроветворный одновременно, там есть и лимфоциты, и стволовые клетки. Среди клеток селезенки в одной из смешиваемых популяций было 20 стволовых клеток, в другой - 15. В смеси должно было быть 35, но нам удалось выявить только 12. Куда делись остальные? Кто их в этой двухмиллионной клеточной сутолоке разыскал? А разыскав, что сделал: убил или изменил их жизненный путь, приказав не размножаться и не образовывать кроветворные колонии по формуле 60:30:5?

Предположив, что это дело "рук" лимфоцитов, мы сразу же поставили новую серию экспериментов. Сделали так, чтобы в одной смеси клеток были только лимфоциты, а в другой - стволовые клетки с минимальным количеством лимфоцитов. Для этого мы смешали клетки лимфатических узлов, среди которых нет стволовых (100 процентов лимфоцитов), с костномозговыми клетками другого генотипа, то есть взятыми у животного другой линии. Все стволовые клетки костного мозга были обнаружены лимфоцитами и инактивированы - уничтожены. Все до одной!

Эффект оказался чрезвычайно сильным. Чтобы среди миллиона костномозговых клеток обнаружить и выбить стволовые элементы, достаточно взять в десять раз меньше лимфоцитов. Мишени обнаруживаются удивительно быстро. Сотрудник лаборатории Владимир Манько ввел мышам, получившим смесь лимфоцитов с чужеродными кроветворными клетками, антилимфоцитарную сыворотку (АЛС - этот препарат разрушает все лимфоциты) сразу же после введения смеси, стволовые клетки остались живы и обеспечили образование колоний в селезенке. Но если АЛС вводились через час после инъекции клеточной смеси, было уже поздно: что-то главное за этот час лимфоциты успевали сделать. Стволовые клетки не размножались, колонии из них не вырастали.

В 1969 году Рахим Хаитов поставил другой вопрос: что будет, если смешать костный мозг от двух разных доноров? Ведь в костном мозге есть лимфоциты. Пусть намного меньше, чем в селезенке или в лимфатических узлах, но есть. Не перебьют ли друг друга стволовые клетки в обеих смешанных клеточных взвесях?

Впервые в нашей лаборатории зазвучал вопрос большого практического значения. Ведь при пересадке костного мозга для лечения некоторых форм анемий, лейкозов или лучевой болезни в клиниках обычно используют костный мозг, взятый от нескольких доноров. Если при такой трансплантации стволовые клетки в смеси взаимно уничтожаются, то она бессмысленна. Ведь пересадка костного мозга производится ради стволовых клеток, которые приживаются и размножаются, только они могут восстановить у больного нарушенное кроветворение.

Хаитов (серия его исследований удостоена премии Ленинского комсомола за 1973 год), использовав хромосомный анализ для точного выяснения, когда и чьи размножающиеся клетки инактивируются, ответил на вопрос однозначно: пересаживать костный мозг одновременно от двух и более доноров нельзя, произойдет взаимное уничтожение кроветворных стволовых клеток трансплантата.

Итак, инактивация чужеродных стволовых клеток лимфоцитами - проявление несовместимости тканей. В отличие от ранее известных типов несовместимости оно протекает чрезвычайно быстро (для отторжения чужой кожи, скажем, требуется 12-14 дней) и направлено против самой существенной части ткани - против клеток, вырабатывающих всю остальную ткань. Ее пересадили, она еще функционирует, но ее корни, стволовые клетки, уже подрублены. Обречена вся ткань.

Какие же генетические системы контролируют этот тип несовместимости? К эксперименту подключились и другие научные сотрудники - Эдуард Иванович Пантелеев, Иллария Петровна Дишкант.

Все известные ранее эффекты несовместимости тканей в первую очередь зависят от различий по так называемой главной генетической системе несовместимости тканей. У человека она носит название HL-A, у мышей - Н-2. За несколько лет наша группа провела сотни экспериментов. Были перебраны все возможные генетические сочетания лимфоцитов и стволовых клеток. В 1976 году на Международном конгрессе трансплантологов в Нью-Йорке мы смогли доложить: наш феномен не контролируется Н-2-системой совместимости, у него своя, вне Н-2, контролирующая генетическая система. Это окончательно убедило всех, что мы имеем дело с новым явлением.

Эта многолетняя генетическая одиссея вскрыла еще один немаловажный факт. Оказалось, лимфоциты уничтожают стволовые клетки от мутантных линий животных: распознают, находят и уничтожают стволовые клетки, которые отличаются от них по одному-единственному изменившемуся в результате мутации гену.

А это значит, что наш феномен имеет отношение к наиглавнейшей функции иммунной системы. К функции, которую называют иммунологическим надзором и благодаря которой ведется каждодневная защита от рака. В организме человека 10¹³ клеток. Частота мутаций для всевозможных клеток колеблется от 10^-6 до 10^-7. Следовательно, в каждый данный момент в нашем теле присутствует не менее миллиона мутантных (генетически изменившихся), в том числе и раковых, клеток. Кто-то их должен найти, распознать как изменников и уничтожить. Это делают лимфоциты.

Второй практически значимый вопрос родился также, как и первый, в 1969 году. Возникла интересная посылка: когда мы вводим в вену облученной мыши костномозговые стволовые клетки, в селезенке из них вырастают колонии. Если вместе с костным мозгом ввести лимфоциты, колонии не вырастут. В одном организме идут два процесса: стволовые клетки стремятся размножиться и дать колонии, а лимфоциты торопятся убить их, потому что те им чужды. Лимфоциты побеждают, колонии не образуются.

А что, если в эту систему ввести какое-нибудь вещество: ранее известное лекарство или вновь синтезированный препарат? Если это вещество не подействует ни на стволовые клетки, ни на лимфоциты, все произойдет, как и без него, колонии не вырастут. Если вещество убьет оба типа клеток, колонии тоже не вырастут. Если оно токсично для кроветворных клеток, опять-таки колонии не вырастут. И только в одном варианте, если испытываемое вещество избирательно убивает лимфоциты, не причиняя вреда кроветворению, исследователь увидит рост колоний.

Это рассуждение помогло найти быстрый и удобный метод для отбора иммунодепрессивных и лимфотропных препаратов. За обнаружение нового феномена несовместимости тканей и разработку метода отбора иммунодепрессивных и лимфотропных средств коллектив лаборатории в 1969 и 1973 годах был удостоен серебряной и 5 бронзовых медалей ВДНХ. Иммунодепрессивные препараты необходимы для подавления иммунитета при пересадке органов и при аутоиммунных заболеваниях, лимфотропные - для лечения опухолей лимфоидной системы: лимфом, лимфолейкозов и других. Мы сами исследовали дюжину препаратов. Теперь нашим методом пользуются многие институты.