Hematopoietic Stem Cells Count and Remember Self-Renewal Divisions

Published in News
Read 3102 times

Bernitz JM, Kim HS, MacArthur B, Sieburg H, Moore K.
Cell. 2016 Nov 17;167(5):1296-1309.e10.

The ability of cells to count and remember their divisions could underlie many alterations that occur during development, aging, and disease. We tracked the cumulative divisional history of slow-cycling hematopoieticstemcells (HSCs) throughout adult life. This revealed a fraction of rarely dividing HSCs that contained all the long-term HSC (LT-HSC) activity within the aging HSC compartment. During adult life, this population asynchronously completes four traceable symmetric self-renewaldivisions to expand its size before entering a state of dormancy. We show that the mechanism of expansion involves progressively lengthening periods between celldivisions, with long-term regenerative potential lost upon a fifth division. Our data also show that age-related phenotypic changes within the HSC compartment are divisional history dependent. These results suggest that HSCs accumulate discrete memory stages over their divisional history and provide evidence for the role of cellular memory in HSC aging.

Το ενδιαφέρον αυτό άρθρο έχει δύο σημεία-κλειδιά : 1) τα κύτταρα εντός του διαμερίσματος των αρχέγονων αιμοποιητικών κυττάρων (HSCs) έχουν την ικανότητα να διατηρούν «καταγεγραμμένο» το ιστορικό των διαιρέσεών τους, και αυτό επηρεάζει τόσο τη μελλοντική αναγεννητική τους δυνατότητα όσο και τον κυτταρικό κύκλο 2) το διαμέρισμα των αρχέγονων αιμοποιητικών κυττάρων είναι ετερογενές, με τη μειονότητα των κυττάρων να διαθέτουν δυναμικό long-term αρχέγονων αιμοποιητικών κυττάρων (LT-HSC), και ιδιαίτερα αυτά εντός του γηράσκοντος HSC διαμέρισματος. Αν και το τελευταίο ήταν ήδη γνωστό, το συγκεκριμένο άρθρο έδειξε ότι αυτή η λειτουργική ετερογένεια σχετίζεται με το ιστορικό των προηγηθεισών διαιρέσεων. Συνολικά, μέχρι 4 συμμετρικές διαιρέσεις αυτοανανέωσης επιτρέπουν την έκπτυξη του διαμερίσματος των LT-HSC, ενώ μια 5η διαίρεση οδηγεί σε απώλεια της μακροπρόθεσμης αναγεννητικής ικανότητας. Η εργασία αυτή, εξηγεί γιατί οι προσπάθειες δεκαετιών για έκπτυξη των HSCs δεν απέδωσαν: το ιστορικό διαιρέσεων σχετίζεται με την αναγεννητική ικανότητα των HSCs, και όσο περισσότερο διαιρείται ένα κύτταρο τόσο χαμηλότερη αναγεννητική ικανότητα διαθέτει. Η πρόκληση που αναδύεται είναι πως θα μπορούσε η μνήμη των διαιρέσεων να επαναρυθμιστεί προς την κατεύθυνση έκπτυξης των HSCs χωρίς λειτουργική έκπτωσή τους.