The cell cycle and differentiation of haematopoietic stem and progenitor cells.

Abstract

Krvetvorné kmenové a progenitorové buňky jsou nezbytné pro celoživotní produkci krevních buněk. Analyzovali jsme buněčný cyklus a intenzitu produkce těchto buněk v myší krvetvorné tkáni. Značení buněk syntetizujících DNA dvěma tymidinovými analogy, optimalizované pro in vivo použití, umožnilo stanovit rychlost, s jakou buňky vstupují do G2-fáze buněčného cyklu, výpočet délky trvání S-fáze a průměrné délky buněčného cyklu v Sca-1+ a Sca-1- subtypech krvetvorných kmenových a progenitorových buněk. Diploidní buňky, které byly označeny v průběhu S-fáze předchozího buněčného cyklu, byly využity pro stanovení rychlosti, se kterou tyto buňky vstupují do G1-fáze buněčného cyklu. Tyto naše analýzy ukázaly významný rozdíl v sebeobnovném a diferenciačním charakteru buněčného dělení Sca-1+ a Sca-1- buněk. Po rozdělení Sca-1+ buněk asi polovina nově vzniklých buněk ztratila Sca-1, což odpovídá asymetrickému dělení. Oproti tomu, Sca-1- buňky se dělily sebeobnovným symetrickým dělením. Tyto nové údaje nám dále umožnily odhadnout rychlosti buněčných produkcí v Sca-1+ buňkách a v 3 subtypech Sca-1- buněk. V druhé části studie jsme se zaměřili na erytroidní diferenciaci kmenových a progenitorových buněk. Zavedli jsme nový způsob identifikace erytroidních progenitorů a prekurzorů v kostní dřeni a sledování průběhu...

Haematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) are crucial for lifelong blood cell production. We analysed the cell cycle and cell production rate in HSPCs in murine haematopoiesis. The labelling of DNA-synthesizing cells by two thymidine analogues, optimized for in-vivo use, enabled the determination of the cell cycle flow rate into the G2-phase, the duration of the S-phase and the average cell cycle time in Sca-1+ and Sca-1- HSPCs. The determination of cells with 2n DNA content and labelled during the preceding S-phase was used to establish the cell flow rates in the G1-phase. Our measurements revealed a significant difference in how Sca-1+ and Sca-1- HSPCs self-renew and differentiate. The division of Sca-1+ progenitors led to the loss of the Sca-1 marker in about half of newly produced cells, corresponding to asymmetric cell division. In contrast both Sca-1- progenitors, arising from mitotic cell division, entered a new round of the cell cycle. This corresponds to symmetric self-renewing cell division. The novel data also enabled us to estimate the cell production rates in the Sca-1+ and in three subtypes of Sca-1- HSPCs. We focused on adult murine erythroid differentiation in the next part of our study. We introduced an original flow cytometry approach for identifying and studying erythroid...