OBNOVNÉ BUNEČNÉ POPULACE Hierarchická struktura vvvoie tkání kožní epitel vni . systémy árodečné populace UNKY? (v kostní dřeni - potenciál vytvářet různé KMENOVÉ PLEOPOTENTI buněčné typy) KMENOVÉ MULTIPOTENTNI BUNKY (schopné sebeobnovy, zásoba PROGENITOROVE BUNKY (transit-amplifying,více diferencované, částečně schopné dělení) \LÉ TERMINÁLNE DIFERENCOVANÉ BUŇKY (nedělící se klidové buňky, v G0 fázi, umírají apoptózou) víc mrmuw Rovnováha mezi proliferací, diferenciací a apoptózou (mezibuněčné interakc« Linie kmenových buněk v dospělé tkáni a normální obnova tkání FALLING LEAVES APOPTOSIS t 3. LEAVES very many DIFFERENTIA TED TISSUE CELLS 2. BRANCHES many PROGENITOR CELLS, TRANSIT-AMPLIFYING CELLS í 1. TRUNK few STEM CELLS Fig. 1. Stem cell lineages in adult tissues and normal tissue renewal. In analogy to the structure of a tree with a very small trunk, normal tissue stem cells represent a very small proportion of the tissue cells and do not normally proliferate. The differentiating progeny of the tissue-detenniued stem cells is represented by the branches, which represent lineages of cells eventually giving rise to the terminally differentiated functional parenchymal cells. represented by the leaves. For deciduous trees, loss of the leaves at the end of the year (falling off or apoptosis) occurs in cycles, whereas in animal tissues there is a continuous production and loss of cells. Cancer results when the rate of proliferation increases and the rate of cell loss remains the same or when the rate of proliferation stays the same and. or the rate of loss decreases. Definice kmenové buňky stem cell ŕ LU LU to ®3) ^ / ® terminally differentiated cell JFigure 22-4. Molecular Biology of the Cell, 4th Edition. stem cell ■® I k. / \ ® ®-®-:< committed transit amplifying cell / • terminally differentiated cells Figure 22-7. Molecular Biology of the Cell, 4th Edition. SYMMETRIC DIVISION EMBRYONAL STEM CELLS LOGARITHMIC EXPANSION ASYMMETRIC DIVISION 1 TRANSIT AMPLIFYING 'O CELLS * ex GERMINAL AND SOMATIC STEM CELLS LINEAR EXPANSION Fig. 2. Symmetric and asymmetric division. When cells divide symmetrically, each daughter cell is identical and retains the potential of the parental cell. When cells divide asymmetrically, one of the daughter celh remains a stem cell, whereas the other begins the process of determination [310.311]. In adult tissues, the progeny of the tissue stem cells undergoing differentiation (determination) retain the capacity to proliferate (transit-amplifying cells) and comprise the major source of cells for normal tissue renewal Předpokládaná diferenciační dráha kmenové buňky kostní dřeně PLEOPOTENT LONG-TERM STEM CELL (very rare) ^ (CD34-,c-Kit+,Sca1+) MULTI/PLURIPOTENT SHORT TERM STEM CELL {CD34+, c-Kit+, Sca1+) MULTI/PLURIPOTENT PROGENITOR CELL{CD4lo) OLIGOLINEAGE PROGENITOR ... CELL(Lin+) * \ m w monocyte P°'VS DIFFERENTIATED PROGENY (many) INCREASE IN NUMBER OF CELLS Fig. 9. Hematopoietic Cell Lineage. Suggested differentiation pathway of bone marrow stem cells in the hematopoietic pathway. The multi/plunpotent stem cell is a reserve stem cell and normally proliferates very rarely. The expansion of the cell lineage is accomplished by transit amplifying cells that expand into nine different cell lineages. The number of multi/pluripotent stem cells may be very low: whereas the number of various differentiated cell types is very high. Multi/pluripotentní nejprimitivnější hematop. Buňka je klidová kmenová buňka reagující na stres. Z ní vzniká většíina proliferujících buněk v kostní dřeni (progenitory) - I Mim! erytrocyty (rbc) - bez jádra, polymorfonukleá liilBžlgjíiTšlI :tivované jádro Normální a narušená kontrola produkce z kmenové buňky self-renew t ng stem cell daughter cell with limited proliferation capacity A ®®@® terminal differentiation T t 1 T nondividing cells eventually discarded {A) NORMAL PATHWAY ® ®®®® //l\ //íl Il\\ ll\\ tumor /n\jn\u\\i\\\ tumor (B) STEM CELL FAILS TO (C) DAUGHTER CELLS FAIL PRODUCE ONE TO DIFFERENTIATE NON-STEM-CELL NORMALLY AND DAUGHTER IN EACH INSTEAD PROLIFERATE DIVISION AND THEREBY TO FORM A TUMOR PROLIFERATES TO FORM ATUMOR The early acting growth factor which maximises host defense Myeloid Stem Cell Igm-csf IL-3 Proerythroblast Megakaryocyte Neutrophilic Myelocyte Igm-csf Ic-csf Erythrocyte Platelets jí Polymorpho- nucfeated Neutrophil GM-CSF M-CSF Monocyte Igm-csf 1m-csf Eosinophilic Myelocyte IGM-CSF ilL-5 Basophilic Myelocyte Eosinophil & Macrophage IIL-3 / IL-4 m Basophil IL-3/IL-4 Mast Ce.i Změny v počtu buněk je třeba interpretovat jako změny buněčné kinetiky -sledování změn v čase. Tvorba terminálne diferencovaných buněk z časných buněčných prekurzoru - 4-8 dnů (3-6 mitotických dělení) Setrvání v periferní krvi - 10 h (neutrofilní leukocyty), 10 dnů (trombocyty), více *ríš=krz 1 fill Ht")1] i PfVŤľOPVŤV ■ st produkce kmenových buněk - každý den vzniká asi 3 x 1011 funkčních buněk - může se zvýšit až lOx. Anémie - snížená nrodukce eryi nez Kvantitativní poruchy se mohou týkat různých úrovní diferenciace erytrocytu Trombocytopenie a trombocytei" poruchy tvorby nebo ploidie megakaryocytů Neutropenie - poruchy granulocytárního systému. Periferní neutropenic mohou b způsobeny zrychleným odbouráváním buněk, poruch^1 změnou j ej ich distribuce. Neutrofilní leukocytózy - podmíněny nadprodukcí nebo přesunem me "d klonálně podmíněné leukocytózy). 3ruchy lymfocytů (CLL). Pancytopenie - - kvantitativní porucha několika bun. systémů °tm dreni ^Ť1 r» L^a rr* Vytvoření kultivačních systémů pro klonální vývoj hemopoetických buněk umožnilo odhalit proteiny, které regulují buněčnou viabilitu, růst a diferenciaci různých hemopoetických línií a také odhalovat molekulární základy normálního a abnormálního vývoje krvetvorných tkání. Tyto regulátory zahrnují cytokiny zvané faktory stimulující růst kolonií (CSF) a interleukinv. Různé cvtokinv indukuií viabilitu. množení a diferenciaci a hemopoéza je kontrolována sítí interakcí cytokmu. Tato multigenová síť zahrnuje pozitivní regulátor ' "" negativní regulátory jako TGF beta a TNF-alfa. Síť cytokinů, která vznikla během evoluce umožňuje značnou flexibilitu závisející na tom, která část sítě je aktivována a na okamžitém zesílení odpovědi na příslušný stimul CSF a IL indukují buněčnou viabilitu inhibicí programované buněčné smrti apoptózy. Taje též regulována M™ÍQ? Cytokiny, které regulují normální hemopoézu mohou kontrolovat abnormální r jistých typů leukemických buněk a potlačovat malignitu indukcí diferenciace. Genetické abnormality, z nichž vzniká malignita jsou tak obcházeny a jejich účinek anulován indukcí diferenciace a apoptózy. Hemopoetické cytokiny objevené in vitro jsou aktivní in vivo a jsou klinicky ÄmllJflMf*llJß| LEUKÉMIE A LYMFOMY nekontrolovaná klonální proliferace a expanze hemopoetických buněk, které ztratily schopnost normálně diferencovat do zralých krevních buněk. Mechanismy iniciace a progrese leukémií souvisejí se změnami v normálním homeostatickém mechanismu, který reguluje produkci krevních buněk. Vzniká na různých úrovních vývoje hemopoetických buněk. Základní typy: lymfoidní a myeloidní, mnohdy těžko definovatelné Preleukemické stavy vyjadřují jen část plného leuk. fenotypu" buď expanzi růstu (myeloproliferační syndromy) nebo diferenciační blok (myelodysplasie). ► MYELODYSPLASIE - Dorucha diferencia, y ch buněk, asynchronie zrání jádra a cytoplasmy. Chromosomální abnormality: delece dlouhých ramen 5 a 7 chromosomu Progrese do ► AKUTNÍ LEUKÉMIE - porucha proliferace i diferenciace cirkulující nediferencované lymfoidní (ALL) nebo myeloidní blastové buňky (AML) Heterogenní onemocnění s odlišnými epidemiologickými, histologickými, cytologickými, imunologickými a genetickými charakteristikami. Liší se projevy, stupněm malignity a odpovědí na léčbu, ^ijí v dětském i dospělém věku klasifikace - různé systémy, důležité pro prognózu a léčbu i, tzv. Mmmmijjim^m^jjg InTmTnBnTiTnTBSreiCT jJ antigénu charakteristický pro určitý typ buněk periferní krve a kostní dřeně. Stanovení imunohistochemické a imunocytochemické - řezy tkání, nátěry antigény se znázorňují protilátkou vizualizovanou zpravidla enzymatickou reakcí. Umožňuje současné stanovení morfologie buněk *--*--<- -■«--' Immunofluorescence - v buněčných suspenzích - krev, kostní dřeň, výpotky, mozkomíšní mok, suspenze ze solidních tkání Umožňuje detekovat zkoumané antigény pomocí specifických fluorescenčně onačených protilátek (fluorochromy, imunofluerescence, p tlačení). Rychlá metoda, široké spektrum protilátek. iimmíminximi]|iiira I^^^B^^M^g^Sra^^ffi^^^fl^^^^u yioe promarnil, . r ;iiiKiBmSBff5ff^nmElB^ i e cín o n o cítiti h en u rismri i BUD pluripofenfns kmenová sM bunka \ \, CFU-GEMM (ymfoidní kmenová buňka CFU-Meg megakaryacyf myeloblast CD33 lA Ml CD15 M2 CD 1^3 promyelocyt^B M 3 ^CD15 CD33 ' promonocytj CD33 *••# • V«# £ CD14 CDI3 trombocyty"g#*® *.*** erytrocy H monocyf IIB/IHA 7 CD15 CDU CD13 myelocyt CD33 CD15 CD13 neutrofil CD33 €0)5 CDU CDU CD15 CDU Obr. 47.1. Schéma my eloidní diferenciace s vyznačením povrchových markerů umožňujících identifikaci jednotlivých maturačních stupňů (předpokládaná leukemická transformace je vyznačena šipkou). M1-M7 = typy AL vznikající proliferací příslušné populace Rve íStmnSKfrSSfStntSfaľm cent models m\ -^Sti^mUwLmmiwMiiz^ß^aii^^zSum of innovative technology in flow cytometry High performance, high speed cell sorter FACSDiVa (Vantage) benchtop system capable of both cell analysis and sorting fully integrated multiparameter system, wide range of research and clinical applications Flow sorting instr for the research laboratory It has combined benchto|: easy-of-use with the flexibility and performam of high-end flow cytometers Building on the easy-of-use standard set by th, FACSCalibur. the BD LSR offers software instrument Control, push button fluids, ^mm and fine adjust ^feSSiki sample flow-rate control ____,._,„____*____ Biofyzikálni ústav ílVCft, ARNO of Institute of Biophysics, Brno Academy of Sciences Czech Republic r ^^řítyíf 1 kk 1 1 -jH í *** >-" ELECTRONICS s**^*-rf r^^^ ^^ voborolerv ^ ^fe^^Biutokinetics 3 ^ Institute of Biophysics, ßrn« Academy of Sciences Czech Republic in sit sirs oíorsc] on si corn pirn Flow Cell - Mechanism Flow Chamber rted cony? IL Injector I i Sheath fluid instruments this (laminar fl< is accomplished by injecting lllffii m sirs coJJsctsd, fjJtsrsál S?W?W^iW fWwi u 'J rJ n r' rJr focused kissr ■ Cells in single file flow through an illuminated volume where they scatter light and emit fluorescence ...need to have cells in suspension !!! The speed of flowing cells Optimum for immunophenotyping: 1000 cells/s Mi mum for DNA analysis: 200-300 cells/s Purdue University Cytometry Laboratories INTERACTION OF LIGHT WITH THE CELL Fluorescence is emitted, and light scattered, in all directions. THE AMOUNT OF LIGHT SCATTERED AT LARGE ANGLES (15 -150°) INCREASES WITH CELLS' INTERNAL GRANULARITY ^ AND SURFACE ROUGHNESS EXTINCTION, I. E., THE LIGHT LOSS FROM THE INCIDENT BEAM, REPRESENTS THE SUM OF LIGHT ABSORBED AND LIGH SCATTERED BY THE CELL INCIDENT LIGHT BEAM CELL THE AMOUNT OF FLUORESCENCE EMITTED MUST BE LESS THAN THE AMOUNT OF LIGHT ABSORBED, AND IS GENERALLY PROPORTIONAL TO THE AMOUNT(S) OF INTRINSIC AND/OR EXTRINSIC FLUORESCENT MATERIAL(S) IN OR ON A CELL THE AMOUNT OF LIGHT SCATTERED AT SMALL (0.5 - 5°) GIVES A ROUGH MEASURE OF CELL SIZE but is affected by other factors^ such as refractive index How Forward Angle Lighl Laser (along the same axis That the laser light Is traveling) : scatter is collected The intensity of forward scatter is proportional to the Size Shape Optical homogenity of cells (or other particles) FALS Sensor is detected in the forward scatter channel Purdue University Cytometry How 90 Degree is collected ■ When a laser light source is used (perpendicular to the axis that the laser light is traveling) ) (side) Light Scatter The intensity of side scatter is proportional to the Size Shape Optical homogenity of cells (or other particles) FALS Sensor 90LS Sensor is detected in the side or 90° scatter channel Purdue University Cytometry Laboratories Light Scatter Gating ide Scatter Projection Neutrophils l|"l Ú J_L____—I___I____l_ T^T ^ I I I , I r m T i . i i , i j I i . i . . i ■ i. T i.. i M , I I I Monocytes Lymphocytes 0 200 400 600 800 1000 Side Scatter Purdue University Cytometry Laboratories CELLULAR ANTIGENS Two-parametric analysis of cell surface antigens (HL-60 human leukemic cells treated with agents of dif iPTfqil QlTX^ CD hui Control (gľiiiiíiíu^yLb/ iiiüiiü^yib \n rrmrk^r ATRA DMSO LU 14; Q Ü CD CD -\ 0.02% ^™r™ 0.17% '."0.14% rwi—i 11 ■■!—iiii T0U 10 CD11bFITC CD11b 4 NaBt H0U 10 CD11bFITC TT™1" T10U 10" CD11bFITC I ....."I ....."f T0U 10' CD11bFITC CD11bFITC CHRONICKÁ LYMFATICKÁ LEUKÉMIE (CLL) Lymfoproliferativní onemocnění - klonální proliferace lymfocytu na určité úrovni maturačního procesu s postupnou akumulací nefunkčních lymfocytu v lymfatické tkáni (slezina, uzliny, játra, kostní dřeň) i periferní krvi alými] ^n ínieKce retro virem HTVl odpověď na léčbu PROLYMFOCYTÁRNÍ LEUKÉMIE (PLL) mene casia, v en >rsi prognóza a imwij TLl O, iitní progenitorové buňky. - někdy T-lymfoidní elementy, ě heterogenní, má ale ne fíbroblasty kostní dřeně (KD), i fázový průběh, nej častej i u osob nad 50 let. cifická cytogenetická abnormalita - Philadelphia (Ph) chromozom. Molekulární marker bcr-abl zfuzovaný gen, translokace t(9;22) V minulosti byla prognóza pacientů s CML velmi špatná (stř. doba přežití 3 roky). Nyní se prognóza zlepšila díky včasné diagnóze, zlepšující se terapii a podpůrné léčbŕ Léčba hydroxyureou a busulfanem podporovaná IFN a autologní transpl. KD. Nyní je stř. doba přežití asi 60-65 měsíců. TNalfa 20-25% pacientů přežívá. Vedlejší účinky - horečka, nechutenství ^esti, dlouhodobější - ztráta váhy, deprese, nespavost atd. Table 2 Some gene rearrangements in leukemias and lymphomas Leiikemia/lymphoma Gene rearrangement Gene activated CML 19:22 bcr/abl Tyrosine Phosphorylase AML t8:21 IL-3R Tyrosine kinase APL tl5:17 PML/RARa Retinoic acid receptor, blocks diff. ALL tl2:22 t9:12 TEL'MNl TEL/abl Transcription factors Tyrosine Phosphorylase Burkitt's (B-cell) t8:14 IgG/myc c-myc (transcription) B-cell lymphoma Ü4/18 IgG/bcl2 bcl-2, blocks apotosis CLL T ■"■ blocks apotosis Listed are only a few of the many gene rearrangements found in leukeinias and lymphomas. These rearrangements frequently result m translocation of a promoter and a structural gene, resulting in activation of expression of the rearranged gene. The two major classes are those that activate kinases and cause proliferation, and those that activate genes (such as bcl-2\ that block apoptosis. Examples of how these gene rearrangements are manifested in leukemias and lymphomas ; are presented in Figs. 10 and 11. gen BCR chromozom 22 gen abí chromozom 9 gen BCR/abl Ph chromozom Obr. 2.17 Ph chromozom je produktem translokace t(9;22)(q34;q11). Na Ph chromozomu vzniká fúzní gen BCR/abl, který se významně podílí na maligní transformaci hematopoetických prekurzoru. Z. Adam, J. Vodiček, J. Koptíková: Obecná onkológie a podpůrná léčba CHRONICKÁ MYELOIDNI LEUKÉMIE Ohr, 47,6. Kostní dřeň nemocného s CM L P. Klener: Klinická onkolosie 0* ^11 • • iW ■ A^ O/?/: 47.7. A - obvodová krev u CLL; B - kostní dřeň u nemocného s CLL P. Kiener: Klinická onkológie AKÚTNI leukémie Akutní lymfoblastické leukémie (ALL) - akumulace nezralých lymfoidních buněk v KD Stě 'kerHB rlé'HHrio UJE dětských nádorů. Prognóza je relativně příznivá. U dospělých staršího věku asi 20% všech akutníd prognóza. Dva základní f Akutní my e i iíWmSSjiťiii mene pnzni Ü NON-HODGKINSKE LYMFOMY (maligní lymfomy, NHL Vznikají nádorovou transformací buněk lymfoidních tkání. Klasifikace obtížná, někdy není rozdíl mezi leukémií a lymfomem jasný. U dětí asi 12% u dospělých 3-4% všech zhoubných nádorů 100% 90% eo% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Acute lymphoblastic leukemia IB Trisomy *Tetrasomy "Pentasomyl x/r 1 ? B 7 S 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1& 19 £0 £1 22 Chromosomes Fig. 1. Pattern of whole chromosome gains in massively hyperdiploid (>:>G chromosomes) acute lymphoblastic leukemia without concomitant structural chioniosome changes. The most frequent polysomes are those of chromosomes 21 (most often tetrasomy). X. 6. 14, 4, 18, 17. and 10. ■tHBaKKEi ma .apsu v ifggíTigíra^nBgT^ajMj 25-30% - více než 50 chromozomů (hyperdiploidie) bez dalších struktur karyotypových abnormalit Acute lymphoblastic leukemia (ALL) is a heterogeneous I disease characterized by the accumulation of immature lymphoid cells in the bone marrow. Subtypes of the disease differ markedly in their response to therapy and subsequent risk of relapse, not least depending on the diagnostic karyotype which is today used routinely for accurate risk assessment |and therapy tailoring [22]. "The most common cytogenetic subgroup of childhood ALL (25-30%) is defined by the presence of more than 50 chromosomes (massive hyperdiploidy) in the leukemic cells, mostly without concomitant s truc mra 1 kary oty pi c abnormalities; this cytogenetic feature is associ-| ated with a *ood prognosis given state-of-the-art treatment [22]. AML - gen. změny vedoucí ke konstitutivní aktivaci receptoru pro IL-3 - aktivace tyrosin kináz a proliferace. Aktivace IL-3 receptoru podporuje růst všech typů myeloidní řady HEMATOPOIETIC STEM CELL ^ ■v 1 IL-1, IL-3r IL-6 MYELOID STEM CELL IL-3 A GM-CSF C-CSF GRANULOCYTES |L-3/ \IL*ú x.. u >-^ IL-J -l!- -'=. Ii_-Eš HL-9 MAST CELLS MACROPHAGES MEGAKARYOCYTES ERYTHROBLASTS NEUTROPHILS BASOPHfLS j ^ PLATELETS & (f) s** ERYTHROCYTES ® Fig. 10. Constitutive activation of the IL-3 receptor cause5 myelogenous leukemia. IL-3 is active in the proliferation and differentiation of all cells in the myeloid series, including polymophonuclear leukocytes, monocytes, megakaryocytes (platelets), and erythrocytes. Thus, constitutive activation of the IL-3 receptor results in an increase m the precursors of all of these cell types, a characteristic of acute myelogenous leukemia. Modified from [316]. B-lymfomy, Burkittův lymfom Translokace a aktivace imunoglobulinového (Ig) promotoru spojená s aktivací genů c-myc (podpora proliferace) a Bcl-2 (blok apoptózy) Rychlý nárůst nezralých B buněk, které neumírají Genetick. dojde k aktivaci Ig promo 'adoruje určen stadiem matur PLURIPOTENT BONE MARROW STEM CELL Vj^)^ HEMATOPOIETIC STEM CELL | (*), LYMPHOID STEM CELL B-CELL PLASMA CELL Ig PROMOTER ACTIVATED IN B-CELLS Myc - proliferation Bcl-2 - immortalization Fig. 11. Activation of immunoglobulin promoter linked to oncogene (c-Myc) and-'or apoptosis blocking gene (Bei-2) produces B-cell cancer in transgenic mouse model of Biirkitťs lymphoma. B-cell lymphomas occur when the immunoglobulin gene promoter is linked to an oncogene (c-Myc) andyor a gene that codes for the apoptosis blocker, Bcl-2. Although the Ig-promoter/oncogene translocation is present in every cell in the animal, the promoter is only activated in B-cells, so that other cells in the lymphocytic lineage are not affected. 1) MALIGNÍ TRANSFORMACÍ POSTIŽENÁ B-BUNÉČNÁ ŘADA: r kostní dřeň ALL pre-pre-B buňky ^\ r periferní lymfatické orgány _________>------------------ t pre-B buňky NHL, B~buněčná CLL maturované B buňky ^\ m-m-m-m-m-%-m-m 1) MALIGNÍ TRANSFORMACÍ POSTIŽENÁ T-BUNÉČNÁ ŘADA: thymus lymfatické uzliny, kůže ,-------------------------W------------*------------N ALL, lymfoblastické T-buněcne lymfomy lymfomy t t stádium III maturované T CD4+ stádium I stádium IL _....... ®~® WJ v?5^ \55^s^tádíum "^ maturovc stádium ill maturované T CD8+ T-buněčné CLL kostní dřeň Obr. 2.15 Typ hematoonkologického onemocnění, které se bude vyvíjet, závisí na vývojovém stadiu lymfoidní prekur-zorové buňky zasažené maligní transformací. Z. Adam, J. Vodiček, J. Koptíková: Obecná onkológie a podpůrná léčba nediferencovaná AU c-ALL HLADR f CD34 CDJ9,. > í pre-B-ALL HLADR f CD10 CD 19 Cym Burkiff B-ALL m CLL PLL NHL HCL globuiínémie HCD Día7.mocytom HLADR HLADR f CD21_L CD 194 * í t B-íymfoidní prekurzor pro-B lymfocyt CD2Q^gp/CD10 pre-B časný B lymfocyt lymfocyt HLADR J HLADR CD2]lCp5 CD21^~ HLADR CD34 CD20 prechodný B zralý B lymfo- lymfocyi iymfocyf plazmocyt Smlg+ Smlg + Smlg + TCL Cf>7co&r zralý T-lymfocyt »supresor« iazmatická buňka zratý tymocyt píuripoíentn kmenová nezralý tymocyt CD1 přechodný ŕymocyt ^erytrocyty granulocyíy trombocyty zralý tymocyt i* CD2 CD3 zralý "Mymfocyt »helper« ■TCL mycocis fungoides Sézaryho syndrom T-CLL monocyty myeloídní kmenová buňka Qhr, 47A. Schéma lymfoidní diferenciace s vyjádřením vztahu k různým lymfoproliferačním onemocněním. Tato onemocnění mohou vznikat maligní transformací lymfocytu v kterémkoliv stadiu jeho postupného vyzrávání. Fenotyp buněk v patologické populaci se podobá fenotypu jejich normálních protějšků. ALL - akutní lymfoblastická leukémie; PLL - prolymfocytární leukémie; HCL - trichocelulární leukémie; CLL - chronická lymfatická leukémie; NHL - nehodgkinský lymfom; HCD - choroba z těžkých řetězců; LL - lymfocy-tární lymfom; Smi g - povrchový imunoglobulin; TdT- terminálni deoxynukleotidyltransferáza; CIg - cyto-plazmatický imunoglobulin; cALLA - společný leukemický antigen P. Klener: Klinická onkológie Ké oOQvn y UNDIFFERETIATED/BLASTIC ACUTE MYELOGENOUS GROWTH FRACTION: >9:10 TIME TO DEATH: MONTHS CELL DO NOT ENTER Gn MODERATELY DIFFERENTIATED CHRONIC MYELOGENOUS GROWTH FRACTION: 1:10 TIME TO DEATH: YEARS SOME CELLS DIFFERENTIATE WELL DIFFERENTIATED CHRONIC LYMPHOCYTIC GROWTH FRACTION: <1:1000 TIME TO DEATH: DECADES VERY LOW GROWTH FRACTION CELLS DO NOT DIE 9- A P O Q OOOOOO OO JVhš ß JöSfc ♦ o. Fig. 12. Growth fractions, morphology, and clinical course of tliree selected lenkermas. In acute myelogenous leukemia, the tumor cells are arrested in an active growth phase: cells that divide and do not enter Go, but pass directly into the next cell cycle. Few, if any differentiated cells are seen; the tumor is made up of blast cells. The growth fraction is very high, the expansion of cells is essentially exponential, and the time to death, if the disease is not treated, is within a few months. In chronic myelogenous leukemia, the arrest is at the level of the transit-amplifying cells. The number of cycling cells is much smaller, and a much higher proportion of the tumor cells undergoes differentiation so that many cells at various stages of differentiation. are seem. The growth fraction is small, and the time to death is years. In chrome lymphocytic leukemia, maturation arrest occurs in small non-dividing cells. The functional change is a lack of cell death. The vast majority of the cells are in Gq, so that the growth fraction is vanishing small, and the time to death is decades. Modified from [317]. Obr. 47.2. Kostní dřeň u akutních leukémií. A - akutní myeloblastová leukémie (M,); B - akutní myeloblastová leukémie (M2); C - akutní pwmyelocytární leukémie (M3); D - akutní lymfoblastická leukémie P. Kiener: Klinická onkológie a) amplifikace b) BCR M m BCR ablP\ translokace BCR I BCR/abl 88 abl Obr. 2.20 Dva příklady využití techniky fluorescenční in situ hybridizace (FISH). a) Analýza amplifikace genu myc. V normální buňce se sonda specifická pro gen myc naváže pouze na dvě kopie genu na obou chromozomech a ph analýze FISH dává pouze dva signály. Po amplifikaci genu se sonda naváže také na všechny nově vzniklé kopie a při analýze FISH poskytuje odpovídající počet signálů. b) Detekce translokace BCR/abl. Použijeme dvě odlišně značené sondy pro oba analyzované geny. Při analýze normální buňky dostáváme dva a dva oddělené signály, zatímco v buňce, ve které proběhla translokace, dostáváme směsný signál v důsledku emise fluorescence ze sond lokalizovaných v těsném sousedství. Z. Adam, J. Vorlíček, J. Koptíková: Obecná onkológie a podpůrná léčba ^OBLASTiOc^ mozny vyvoj V * J V ŕ *•#• mozne sdružen Obr: 47.5. Vzájemné vztahy myeloproliferačmch onemocnění Všechny elementy krve a lymfy jsou odvozeny během fetálního a dospělého života od pluripotentní hemopoetické kmenové buňky. Nachází se v malém poetu v kostní dřeni a většina z nich se aktivně nedělí. Pokrok v izolaci a charakterizaci pluripotentní kmenové buňky pomáhá k poznání s ní .é kmenové buňky nesou povrchový znak CD34 a jsou schopny tvořit řadu kolonií semisolidním prostředí v odpověď na různé specifické růstové faktory. Jisté lidské leukemické buňky jako chronická myeloidní leukémie (CML) nebo akutní myeloic leukémie (AML), které představují velmi nezralé kmenové buňky nebo prekursory jednotlivých linií, se jen velmi obtížně kultivují in vitro, přesto, že v pacientech rostou velmi asi specifické faktory dodávané mikroprostředím kostní dřeně, době byl objeven nový tzv. steel faktor produkovaný stromálními buňkami a ) receptor c-kit přítomný na řadě hemopoetických buněk. U myší byly definovány ďv -r - steel (SL) a white-spotting (W). ^:ogenů pro tyrosin kinázové receptory. Je jtor pro produkt genu SI majicí růstově promoční aktivitu pro mnoho hemopoetických )o a I H^Hl :n, c< je věnována pozornost jeho roli v růstové rsgulaci u leukémií, které představují primitivní typy kmenových buněk. Poměrně dobře je objasněna úloha stromatu kostní dřeně v regulaci normální krvetvorby. T^ 1 j v 11 1 1 1 ' 1 1j 1 j • 1 ' 1 _C • 1 r r rafoidni vývoj. YĚvm?Mn?mw%jMj}wn}jWjiji J ^UBť - J J[SIlU í i Rada údajů předpokládá, že_vzájemné kontakty buněk a specifické účinky extracelulární matrix pomáhají regulovat vývoj kmenové buňky. išků Různé typy leukémií se mohou lišit od normálních protějšků tím, že nevyžadují dále blízký buněčný kontakt pro růstovou expanzi a cirkulaci v krvi. amjl Při vývoji buněk kostní dřeně existuje kontrola a rovnováha, která limituje celkovou buněčnost a odpověd na stresy jako záření, krvácení a pod. Exi údaje o negativních regulátorech kmenových i liniově specifických buněk TGF beta produkovaný stromálními buňkami. Pozornost věnována tomu jak kmenové buňky a různé leukémie unikají této esativní kontrole. PROGENITOROV BUŇ ŕ!/ Proliferace MÍSTO BUNĚČNÉ ADHEZE Proteiny matrix RECEPTOR pro růstový faktor ^ o o Membrána STROMALNI BUN m. Růstový faktor (indukovaný) Model prostorové organizace hemopoetických kmenových buněk a růstových faktorů v m i kro prostřed í kostní dřeně IL-4 ( T buňka 1^ ( B buňka J ^^_^/ \ IFN-y ^^_^ IL -1 LPS G-CSF Kostní dřeň Protilátka jimx LCPV4 j\W4*lHijjmi\Z<3 V G0/G1 arrest (differentiated) Exprese genů kontrolujících buněčný cyklus v jednotlivých stádiích hematopoetické diferenciace a její vztah k funkčnímu stavu. TERAPEUTICKÉ ASPEKTY VYUŽITI CYTOKINU Identifikace HkioOTnebc c. '".osenů iako r° teinu na hem esulace růst. faktorů a ieiich recentorů u lein •lij OJ ■W RVU nmin edly k hledal Biologická terapie s wužitím cvtokinu a rustovvch faktorů uředstavui LŠJ IHBilKlgiM ráli fakto MUUKľ pos BEBT kriEmfWžl buňky během chemoterapie. Na základě poznatků o autokrinních mechanismech růstu mohou být klidové maligní buňky uvedeny do buněčného cyklu svými růstovými faktory, čímž se stanou citlivější k chemoterapii. Vědomosti o biologické terapii jsou teprve na počátku, zvláště pokud se týče všech aspektů propojené sítě cytokin Cytokiny a růstové faktory přenášejí signály mezi hemopoetickým imunitním systémem buď samotné nebo indukcí uvolňování dalšíc1 cytokinů. KONTROLA HEMOPOEZY A LECBA ► pozitivní regulace - využití hemopoetických tzv. kolonie stimuluj í cíc! růstových faktoru (CSF): erytropoetin, G-CSF - granulocytámí růst. Bfl >reve iiitus^uitigový růst. faktor, interleukin3 (I egativní regulace hemopoézy chemoterapii - TGF ß utokrinní růst - b faktoru, receptoru a ínnionory aaisicn siupnu J Hpidového metabolismu, "antisense" látky, atd.) iffrfffrmfrffJrriáH3slk malý iu5BE?BBl důležité pravděp. pro klinický účinek ATRA). ekombinantní rust, faktory jako GM-CSF a IL-3 jsou u MDS pacientu úspěšně usTgan HáHIMHKMHflCT r v r v aiwaiiaaa Diferenciace myeloidních leukemických buněk do nemaligních zralých makrofágů nebo granulocytů (a) (d) . -£*■-• 7&fÍ>(c) (f) (g) Figure 5. Differentiation of myeloid leukaemic cells to non-malignant mature macrophages or granulocytes by normal myeloid differentiation-inducing protein IL-6. (a) Leukaemic cell; (b) macrophage; (c) colony of cells with macrophages; (d-g) stages in differentiation to granulocytes [74].