Žmogaus skeleto audinių atsinaujinimą užtikrina kamieninės ląstelės, tačiau jų identifikavimas užtruko net penkis dešimtmečius. Ši istorija prasidėjo XX amžiaus šeštojo dešimtmečio pabaigoje, kai A. Friedenstain su kolegomis pastebėjo, kad užsėjus kaulų čiulpus ant stiklo paviršiaus, prie jo prisitvirtina nehemopoetinės ląstelės. Šios ląstelės gebėjo formuoti kolonijas, atsinaujinti, o jas transplantavus imunodeficitiniams gyvūnams formavo kaulinį audinį, kremzlę, bei kaulų čiulpų stromą (vėliau A. Caplan jas pavadino mezenchiminėmis kamieninėmis ląstelėmis, MKL). Taigi, mokslininkai jau daug metų žinojo, kad žmogaus kaulų čiulpuose reziduoja kaulų, kremzlės, bei kaulų čiulpų stromos pirmtakai (arba skeleto kamieninės ląstelės, SKL), tačiau nemokėjo jų identifikuoti, kadangi nežinojo tik joms būdingų specifinių žymenų. Proveržis įvyko 2015 metais, sėkmingai identifikavus ir charakterizavus pelių SKL (žr. šaltinius teksto pačioje). Mokslininkai panaudojo panašią strategiją ir žmogaus SKL identifikavimui. Visų pirma buvo atskirtos nehematopoetinės žmogaus vaisiaus šlaunikaulio augimo plokštelės (growing plate) ląstelės. Tuomet buvo sekvenuota individualių ląstelių RNR (single-cell transcriptome analysis). Šiame etape mokslininkai norėjo identifikuoti žmogaus ląsteles, kurių transkriptomas būtų labiausiai panašus į pelės SKL. Ieškodami genų, koduojančių membraninius baltymus tinkamus ląstelių atskyrimui tėkmės citometrijos būdu mokslininkai identifikavo keturis kanditatus-podoplaniną (PDPN), CD146, CD73 ir CD164. Panaudojus ląstelių sortiravimą tėkmės citometru buvo atskirta ląstelių populiacja PDPN+ CD146- CD73+ CD164+ . Transplantacijos eksperimentai (imunodeficitinėms pelėms, po inksto kapsule) parodė, kad šios ląstelės gali atsinaujinti, taip pat formuoti kaulinį, kremzlės ir kaulų čiulpų stromos audinį. Įdomu, kad naujai identifikuotos ląstelės neformavo riebalinio audinio. Panašūs rezultatai buvo gauti išskyrus SKL iš suaugusio žmogaus kaulų, riebalinio audinio stromos frakcijos (po poveikio su BMP2), taip pat iš indukuojamų pliuripotentinių kamieninių ląstelių. Svarbu, kad kaulinio audinio pažeidimas paskatino SKL populiacijos pagausėjimą. Mokslininkai taip pat nustatė, kad SKL, kaip ir hematopoetinės kamieninės ląstelės veikia pagal hierarchijos modelį, t.y. SKL gali atsinaujinti, taip pat diferencijuoti į kremzlės pirmtakus, toliau formuojančius kremzlę, arba į kaulų pirmtakus toliau formuojančius kaulus arba kaulų čiulpų stromą.

Fundamentinę ir taikomąją šio tyrimo reikšmę sunku pervertinti. Visų pirma, buvo identifikuotos ir charakterizuotos žmogaus SKL, tokiu būdu užbaigta daugelį metų vykusi diskusija apie tikrąją šių paslaptingų ląstelių prigimtį. Neabejojame, kad šis tyrimas paskatins permąstyti ir MKL koncepciją. Atsiveria plačios naujų tyrimų sritys. Visų pirma, kaip ,,elgiasi‘‘ SKL ir kremzlės pirmtakai degeneracinių skeleto ligų, tokių, kaip osteoartritas metu ? Kaip būtų galima šiomis ląstelėmis manipuliuoti siekiant sulėtinti/sustabdyti kremzlės susidevėjimą, o gal būt ir paskatinti regeneraciją ? Reikia sukūrti naujas technologijas, kurios padėtų SKL padauginti ir diferencijuoti in vitro, tam, kad jas būtų galima transplantuoti pacientams. Kitas įdomus ir svarbus klausimas-ar SKL populiacijos natūraliai egzistuoja ,,nekauliniuose‘‘ audiniuose ? Gal būt kai kurių ligų metu vykstantį heterotopinį kaulėjimą lemia SKL ? Neabejojame, kad šie ir daugelis kitų klausimų jau artimiausiu metu bus sėkmingai sprendžiami.
Žmogaus SKL identifikavimas ir charakterizavimas atveria naują etapą kamieninių ląstelių biologijoje ir regeneracinėje medicinoje.

Parengė
Augustas Pivoriūnas

Šaltiniai:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867414015724
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(18)30956-5