Hematopoētiskās cilmes šūnas

Hematopoētiskās cilmes šūnas (HSC), tāpat kā mezenhimālās cilmes šūnas, raksturo multipotence un rada šūnu līnijas, kuru galīgie elementi veido veidotos asins elementus, kā arī vairākas specializētas imūnsistēmas audu šūnas.

Hipotēze par visu asins šūnu kopīga prekursora esamību, kā arī pats termins "cilmes šūnas" pieder A. Maksimovam (1909). Šūnu masas veidošanās potenciāls HSC ir milzīgs - kaulu smadzeņu cilmes šūnas katru dienu saražo 10 šūnas, kas veido perifēro asiņu veidotos elementus. Pats hematopoētisko cilmes šūnu esamības fakts tika pierādīts 1961. gadā eksperimentos par hematopoēzes atjaunošanu pelēm, kuras saņēma letālu radioaktīvā apstarošanas devu, kas iznīcina kaulu smadzeņu cilmes šūnas. Pēc singenētisku kaulu smadzeņu šūnu transplantācijas šādiem letāli apstarotiem dzīvniekiem recipientu liesā tika atrasti atsevišķi hematopoēzes perēkļi, kuru avots bija atsevišķas klonogēnas prekursora šūnas.

Tad tika pierādīta hematopoētisko cilmes šūnu spēja pašapkalpošanās procesā, nodrošinot hematopoēzes funkciju ontoģenēzes procesā. Embrionālās attīstības procesā HSC izceļas ar augstu migrācijas aktivitāti, kas nepieciešama to pārvietošanai uz hematopoētisko orgānu veidošanās zonām. Šī HSC īpašība tiek saglabāta arī ontoģenēzē - pateicoties to pastāvīgajai migrācijai, notiek pastāvīga imūnkompetento šūnu kopuma atjaunošanās. HSC spēja migrēt, iekļūt caur histohematiskajām barjerām, implantēties audos un klonogēni augt kalpoja par pamatu kaulu smadzeņu šūnu transplantācijai vairākās slimībās, kas saistītas ar hematopoētiskās sistēmas patoloģiju.

Tāpat kā visi cilmes šūnu resursi, arī hematopoētiskās cilmes šūnas savā nišā (kaulu smadzenēs) atrodas ļoti nelielā daudzumā, kas rada zināmas grūtības to izolēšanā. Imunofenotipiski cilvēka HSC raksturo CD34+NK šūnas, kas spēj migrēt asinsritē un apdzīvot imūnsistēmas orgānus vai atjaunot kaulu smadzeņu stromu. Jāsaprot, ka HSC nav visnenobriedušākās kaulu smadzeņu šūnas, bet gan rodas no prekursoriem, tostarp snaudošām fibroblastu tipa CD34-negatīvām šūnām. Ir noskaidrots, ka šūnas ar CD34 fenotipu spēj iekļūt vispārējā asinsritē, kur tās maina savu fenotipu uz CD34+, bet, reversā migrācijā kaulu smadzenēs, mikrovides ietekmē, tās atkal kļūst par CD34-negatīviem cilmes šūnu elementiem. Miera stāvoklī CD34~ šūnas nereaģē uz stromas parakrīnajiem regulējošajiem signāliem (augšanas faktoriem, citokīniem). Tomēr situācijās, kad nepieciešama pastiprināta hematopoēzes intensitāte, cilmes šūnas ar CD34 fenotipu reaģē uz diferenciācijas signāliem, veidojot gan hematopoētiskās, gan mezenhimālās cilmes šūnas. Hematopoēze notiek, tieši saskaroties ar HSC šūnām un kaulu smadzeņu stromas šūnu elementiem, ko pārstāv sarežģīts makrofāgu, retikulāru endotēlija šūnu, osteoblastu, stromas fibroblastu un ekstracelulārās matricas tīkls. Kaulu smadzeņu stromas pamats nav tikai hematopoētisko audu matrica vai "skelets"; tas veic smalku hematopoēzes regulēšanu, pateicoties augšanas faktoru, citokīnu un hemokīnu parakrīnajiem regulējošajiem signāliem, kā arī nodrošina adhēzijas mijiedarbību, kas nepieciešama asins šūnu veidošanai.

Tādējādi pastāvīgi atjaunojošās hematopoēzes sistēmas pamatā ir polipotentas (no hematopoēzes viedokļa) hematopoētiskās cilmes šūnas, kas spēj ilgstoši pašapkalpoties. Apņemšanās procesā HSC piedzīvo primāro diferenciāciju un veido šūnu klonus, kas atšķiras pēc citomorfoloģiskām un imunofenotipiskām īpašībām. Primitīvo un apņemto cilmes šūnu secīga veidošanās beidzas ar morfoloģiski identificējamu dažādu hematopoētisko līniju cilmes šūnu veidošanos. Sarežģītā daudzpakāpju hematopoēzes procesa turpmāko posmu rezultāts ir šūnu nobriešana un nobriedušu, veidotu elementu - eritrocītu, leikocītu, limfocītu un trombocītu - izdalīšanās perifērajās asinīs.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Hematopoētisko cilmes šūnu avoti

Hematopoētiskās cilmes šūnas tiek uzskatītas par visvairāk pētīto cilmes šūnu avotu, kas lielā mērā ir saistīts ar to klīnisko izmantošanu kaulu smadzeņu transplantācijā. No pirmā acu uzmetiena par šīm šūnām ir zināms diezgan daudz. Zināmā mērā tas ir taisnība, jo HSC starpposma un nobriedušie pēcteči ir vispieejamākie šūnu elementi, no kuriem katrs (eritrocīti, leikocīti, limfocīti, monocīti/makrofāgi un trombocīti) ir rūpīgi pētīts visos līmeņos - no gaismas līdz elektronmikroskopijai, no bioķīmiskām un imunofenotipiskām īpašībām līdz identifikācijai ar PCR analīzes metodēm. Tomēr HSC morfoloģisko, ultrastrukturālo, bioķīmisko, imunofenotipisko, biofizikālo un genomisko parametru monitorings nav sniedzis atbildes uz daudziem problemātiskiem jautājumiem, kuru risinājums ir nepieciešams šūnu transplantoloģijas attīstībai. Hematopoētisko cilmes šūnu stabilizācijas mehānismi miera stāvoklī, to aktivācija, nonākšana simetriskas vai asimetriskas dalīšanās stadijā un, pats galvenais, apņemšanās veidot tādus funkcionāli atšķirīgus asins veidojošus elementus kā eritrocīti, leikocīti, limfocīti un trombocīti vēl nav noskaidroti.

Šūnu ar CD34 fenotipu klātbūtne kaulu smadzenēs, kas ir gan mezenhimālo, gan hematopoētisko cilmes šūnu priekšteči, radīja jautājumu par agrāko šūnu diferenciācijas prekursoru esamību stromas un hematopoētiskajās līnijās, kas ir tuvu CD34-negatīvām šūnām. Tā sauktā ilgtermiņa kultūru ierosinošā šūna (LTC-IC) tika iegūta, izmantojot ilgtermiņa kultivēšanas metodi. Šādu prekursoru šūnu ar koloniju veidojošu aktivitāti dzīves ilgums uz kaulu smadzeņu stromas bāzes ar noteiktu augšanas faktoru kombināciju pārsniedz 5 nedēļas, savukārt piesaistīto koloniju veidojošo vienību (CFU) dzīvotspēja kultūrā ir tikai 3 nedēļas. Pašlaik LTC-IC tiek uzskatītas par HSC funkcionālu analogu, jo ar augstu repopulācijas potenciālu aptuveni 20% LTC-IC raksturo CD34+CD38- fenotips un tām piemīt augsta pašatjaunošanās spēja. Šādas šūnas cilvēka kaulu smadzenēs ir atrodamas ar biežumu 1:50 000. Tomēr mieloīdo-limfoīdo iniciācijas šūnu, kas iegūtas ilgstošas (15 nedēļu) kultivēšanas apstākļos, jāatzīst par vistuvākajām HSC. Šādas šūnas, kas apzīmētas kā LTC, atrodas starp cilvēka smadzeņu kaulu smadzeņu šūnām, kas atrodamas 10 reizes retāk nekā LTC-IC, un veido gan mieloīdo, gan limfoīdo hematopoētisko līniju šūnu līnijas.

Lai gan hematopoētisko cilmes šūnu marķēšana ar monoklonālām antivielām, kam seko imunofenotipiska identifikācija, ir galvenā metode hematopoētisko šūnu ar cilmes potenciālu atpazīšanai un selektīvai šķirošanai, šādi izolētu HSC klīniskā pielietošana ir ierobežota. CD34 receptora vai citu marķieru antigēnu bloķēšana ar antivielām imūnpozitīvas šķirošanas laikā neizbēgami maina ar to palīdzību izolētās šūnas īpašības. HSC imunonegatīva izolācija uz magnētiskām kolonnām tiek uzskatīta par vēlamāku. Tomēr šajā gadījumā šķirošanai parasti izmanto monoklonālās antivielas, kas fiksētas uz metāla nesēja. Turklāt, kas ir svarīgi, abas HSC izolācijas metodes ir balstītas uz fenotipiskām, nevis funkcionālām īpašībām. Tāpēc daudzi pētnieki dod priekšroku HSC klonogēno parametru analīzei, kas ļauj noteikt cilmes šūnu brieduma pakāpi un diferenciācijas virzienu pēc koloniju lieluma un sastāva. Ir zināms, ka saistīšanās procesā šūnu skaits un to veidi kolonijā samazinās. Hematopoētiskā cilmes šūna un tās agrīnā meitas šūna, ko sauc par "granulocītu-eritrocītu-monocītu-megakariocītu koloniju veidojošo vienību" (CFU-GEMM), kultūrā veido lielas daudzlīniju kolonijas, kas satur attiecīgi granulocītus, eritrocītus, monocītus un megakariocītus. Granulocītu-monocītu koloniju veidojošā vienība (CFU-GM), kas atrodas lejup pa saistīšanas līniju, veido granulocītu un makrofāgu kolonijas, un granulocītu koloniju veidojošā vienība (CFU-G) veido tikai nelielu nobriedušu granulocītu koloniju. Agrīnais eritrocītu prekursors, eritrocītu eksplozijas veidojošā vienība (CFU-E), ir lielu eritrocītu koloniju avots, un nobriedušāka eritrocītu koloniju veidojošā vienība (CFU-E) ir mazu eritrocītu koloniju avots. Kopumā, kad šūnas aug uz pusšķidras barotnes, var identificēt šūnas, kas veido sešu veidu mieloīdās kolonijas: CFU-GEMM, CFU-GM, CFU-G, CFU-M, BFU-E un CFU-E.

Tomēr papildus hematopoētiskajiem atvasinājumiem jebkurš HSC izolēšanas izejmateriāls satur ievērojamu skaitu pavadošo šūnu. Šajā sakarā ir nepieciešama transplantāta iepriekšēja attīrīšana, pirmkārt, no donora imūnsistēmas aktīvajām šūnām. Šim nolūkam parasti tiek izmantota imūnselekcijas metode, kuras pamatā ir specifisku antigēnu ekspresija limfocītos, kas ļauj tos izolēt un noņemt, izmantojot monoklonālās antivielas. Turklāt ir izstrādāta imūnrozetes metode T-limfocītu noplicināšanai kaulu smadzeņu transplantātā, kuras pamatā ir CD4+ limfocītu un specifisku monoklonālu antivielu kompleksu veidošanās, kas efektīvi tiek noņemti, izmantojot aferēzi. Šī metode nodrošina attīrīta šūnu materiāla iegūšanu ar 40–60% hematopoētisko cilmes šūnu saturu.

Progenitoru šūnu skaita palielināšanās, pateicoties nobriedušu, veidotu asiņu elementu atdalīšanai no leikoferēzes produkta, tiek panākta ar pretplūsmas centrifugēšanu, kam seko filtrēšana (helatora - trinātrija citrāta klātbūtnē) caur kolonnām, kas satur neilona šķiedras, kas pārklātas ar cilvēka imūnglobulīnu. Šo divu metožu secīga izmantošana nodrošina pilnīgu transplantāta attīrīšanu no trombocītiem, 89% no eritrocītiem un 91% no leikocītiem. Pateicoties ievērojamam HSC zuduma samazinājumam, CD34+ šūnu līmenis kopējā šūnu masā var palielināties līdz 50%.

Izolēto hematopoētisko cilmes šūnu spēja veidot nobriedušu asins šūnu kolonijas kultūrā tiek izmantota šūnu funkcionālai raksturošanai. Izveidoto koloniju analīze ļauj identificēt un kvantitatīvi noteikt cilmes šūnu veidus, to saistīšanās pakāpi un noteikt to diferenciācijas virzienu. Klonogēno aktivitāti nosaka pusšķidrā vidē uz metilcelulozes, agara, plazmas vai fibrīna gela, kas samazina šūnu migrācijas aktivitāti, novēršot to piestiprināšanos pie stikla vai plastmasas virsmas. Optimālos kultivēšanas apstākļos kloni attīstās no vienas šūnas 7–18 dienu laikā. Ja klonā ir mazāk par 50 šūnām, tas tiek identificēts kā viens klasteris; ja šūnu skaits pārsniedz 50, tas tiek identificēts kā kolonija. Tiek ņemts vērā šūnu skaits, kas spēj veidot koloniju (kolonijas veidojošās vienības — CFU vai koloniju veidojošās šūnas — COC). Jāatzīmē, ka CFU un COC parametri neatbilst HSC skaitam šūnu suspensijā, lai gan tie korelē ar to, kas vēlreiz uzsver nepieciešamību noteikt HSC funkcionālo (koloniju veidojošo) aktivitāti in vitro.

Starp kaulu smadzeņu šūnām hematopoētiskajām cilmes šūnām ir visaugstākais proliferācijas potenciāls, kuru dēļ tās veido lielākās kolonijas kultūrā. Tiek ierosināts, ka šādu koloniju skaits netieši nosaka cilmes šūnu skaitu. Pēc koloniju veidošanās in vitro, kuru diametrs pārsniedz 0,5 mm un šūnu skaits pārsniedz 1000, autori pārbaudīja šādas šūnas rezistencei pret subletālām 5-fluoruracila devām un pētīja to spēju atjaunot letāli apstarotu dzīvnieku kaulu smadzeņu populāciju. Saskaņā ar noteiktajiem parametriem izolētās šūnas gandrīz neatšķīrās no HSC un saņēma saīsinājuma simbolu HPP-CFC - koloniju veidojošās šūnas ar augstu proliferācijas potenciālu.

Meklējumi pēc kvalitatīvākas hematopoētisko cilmes šūnu izolācijas turpinās. Tomēr hematopoētiskās cilmes šūnas ir morfoloģiski līdzīgas limfocītiem un pārstāv relatīvi homogēnu šūnu kopumu ar gandrīz apaļiem kodoliem, smalki izkliedētu hromatīnu un nelielu daudzumu vāji bazofilas citoplazmas. Arī to precīzu skaitu ir grūti noteikt. Tiek pieņemts, ka HSC cilvēka kaulu smadzenēs rodas ar biežumu 1 uz 106 kodolu šūnām.

Hematopoētisko cilmes šūnu identifikācija

Lai uzlabotu hematopoētisko cilmes šūnu identifikācijas kvalitāti, tiek veikta secīga vai vienlaicīga (uz daudzkanālu šķirotāja) membrānai piesaistīto antigēnu spektra izpēte, un HSC CD34+CD38 fenotips jāapvieno ar lineāru diferenciācijas marķieru, īpaši imūnkompetentu šūnu antigēnu, piemēram, CD4, virsmas imūnglobulīnu un glikoforīna, neesamību.

Gandrīz visas hematopoētisko cilmes šūnu fenotipēšanas shēmas ietver CD34 antigēna noteikšanu. Šis glikoproteīns ar molekulmasu aptuveni 110 kDa, kam ir vairākas glikozilēšanas vietas, tiek ekspresēts plazmas šūnu membrānā pēc atbilstošā gēna, kas lokalizēts 1. hromosomā, aktivācijas. CD34 molekulas funkcija ir saistīta ar L-selektīna mediētu agrīno hematopoētisko cilmes šūnu mijiedarbību ar kaulu smadzeņu stromas pamatni. Tomēr jāatceras, ka CD34 antigēna klātbūtne uz šūnas virsmas ļauj tikai provizoriski novērtēt HSC saturu šūnu suspensijā, jo to ekspresē arī citas hematopoētiskās cilmes šūnas, kā arī kaulu smadzeņu stromas šūnas un endotēlija šūnas.

Hematopoētisko cilmes šūnu diferenciācijas laikā CD34 ekspresija ir pastāvīgi samazināta. Eritrocītu, granulocītu un monocītu cilmes šūnas vai nu vāji ekspresē CD34 antigēnu, vai arī to vispār neekspresē uz savas virsmas (CD34 fenotips). CD34 antigēns nav konstatējams uz diferencētu kaulu smadzeņu šūnu un nobriedušu asins šūnu virsmas membrānas.

Jāatzīmē, ka hematopoētisko cilmes šūnu diferenciācijas dinamikā ne tikai samazinās CD34 ekspresijas līmenis, bet arī progresīvi palielinās CD38 antigēna, integrāla membrānas glikoproteīna ar molekulmasu 46 kDa, kam piemīt NAD-glikohidrolāzes un ADP-ribozilciklāzes aktivitāte, ekspresija, kas liecina par tā dalību ADP-ribozes transportēšanā un sintēzē. Tādējādi parādās hematopoētisko cilmes šūnu aktivācijas pakāpes dubultas kontroles iespēja. Šūnu populācija ar CD34+CD38+ fenotipu, kas veido no 90 līdz 99% no CD34-pozitīvām kaulu smadzeņu šūnām, satur cilmes šūnas ar ierobežotu proliferācijas un diferenciācijas potenciālu, savukārt šūnas ar CD34+CD38 fenotipu var pretendēt uz HSC lomu.

Patiešām, kaulu smadzeņu šūnu populācija, ko apraksta formula CD34+CD38-, satur relatīvi lielu skaitu primitīvu cilmes šūnu, kas spēj diferencēties mieloīdā un limfoīdā virzienā. Ilgstošas šūnu ar CD34+CD38- fenotipu kultivēšanas apstākļos ir iespējams iegūt visus nobriedušus, veidotos asins elementus: neitrofilus, eozinofilus, bazofilus, monocītus, megakariocītus, eritrocītus un limfocītus.

Salīdzinoši nesen ir noskaidrots, ka CD34-pozitīvās šūnas ekspresē vēl divus marķierus - AC133 un CD90 (Thy-1), kurus arī izmanto hematopoētisko cilmes šūnu identificēšanai. Thy-1 antigēns tiek koekspresēts ar CD117 receptoru (c-kit) uz kaulu smadzeņu, nabassaites un perifēro asiņu CD34+ šūnām. Tas ir virsmas fosfatidilinozitolu saistošs glikoproteīns ar molekulmasu 25-35 kDa, kas piedalās šūnu adhēzijas procesos. Daži autori uzskata, ka Thy-1 antigēns ir visnenobriedušāko CD34-pozitīvo šūnu marķieris. Pašreproducējošas šūnas ar CD34+Thy-1+ fenotipu rada ilgtermiņa kultivētas līnijas ar meitas šūnu veidošanos. Tiek pieņemts, ka Thy-1 antigēns bloķē regulējošos signālus, kas izraisa šūnu dalīšanās apstāšanos. Neskatoties uz to, ka CD34+Thy1+ šūnas spēj pašvairoties un veidot ilgtermiņa kultivētas līnijas, to fenotipu nevar attiecināt tikai uz HSC, jo Thy-1+ saturs kopējā CD34-pozitīvo šūnu elementu masā ir aptuveni 50%, kas ievērojami pārsniedz hematopoētisko šūnu skaitu.

Daudzsološāks hematopoētisko cilmes šūnu identificēšanai būtu jāatzīst par AC133 - hematopoētisko cilmes šūnu antigēna marķieri, kura ekspresija pirmo reizi tika atklāta embrionālajās aknu šūnās. AC133 ir transmembrānas glikoproteīns, kas parādās uz šūnu membrānas virsmas agrīnākajās HSC nobriešanas stadijās - iespējams, ka pat agrāk nekā CD34 antigēns. A. Petrenko, V. Griščenko (2003) pētījumos tika konstatēts, ka AC133 ekspresē līdz pat 30% CD34 pozitīvu embrionālo aknu šūnu.

Tādējādi hematopoētisko cilmes šūnu ideālais fenotipiskais profils, saskaņā ar pašreizējām koncepcijām, sastāv no šūnu kontūras, kuras kontūrām jāietver CD34, AC133 un Thy-1 antigēnu konfigurācijas, bet nav vietas CD38, HLA-DR un lineāro diferenciācijas marķieru GPA, CD3, CD4, CD8, CD10, CD14, CD16, CD19, CD20 molekulārajām projekcijām.

HSC fenotipiskā portreta variācija varētu būt kombinācija CD34+CD45RalowCD71low, jo ar šo formulu aprakstīto šūnu īpašības neatšķiras no šūnu ar CD34+CD38 fenotipu funkcionālajiem parametriem. Turklāt cilvēka HSC var identificēt pēc fenotipiskajām pazīmēm CD34+Thy-l+CD38Iow/'c-kit/low — tikai 30 šādas šūnas pilnībā atjauno hematopoēzi letāli apstarotām pelēm.

40 gadus ilgais intensīvs HSC pētījumu periods, kas spēj gan pašvairoties, gan diferencēties citos šūnu elementos, sākās ar kaulu smadzeņu šūnu vispārējo fenotipisko īpašību analīzi, kas ļāva pamatot kaulu smadzeņu transplantācijas izmantošanu dažādu hematopoētiskās sistēmas patoloģiju ārstēšanā. Vēlāk atklātie jaunie cilmes šūnu veidi klīniskajā praksē vēl nav plaši izmantoti. Tajā pašā laikā nabassaites asiņu un embrionālo aknu cilmes šūnas spēj ievērojami paplašināt šūnu transplantācijas mērogu ne tikai hematoloģijā, bet arī citās medicīnas jomās, jo tās atšķiras no kaulu smadzeņu HSC gan kvantitatīvajās, gan kvalitatīvajās pazīmēs.

Transplantācijai nepieciešamais hematopoētisko cilmes šūnu masas apjoms parasti tiek iegūts no kaulu smadzenēm, perifērajām un nabassaites asinīm, kā arī embrionālajām aknām. Turklāt hematopoētiskās cilmes šūnas var iegūt in vitro, reizinot ESŠ ar to sekojošu virzītu diferenciāciju hematopoētiskajos šūnu elementos. A. Petrenko, V. Griščenko (2003) pamatoti atzīmē būtiskas atšķirības dažādas izcelsmes HSC imunoloģiskajās īpašībās un spējā atjaunot hematopoēzi, kas ir saistīts ar nevienlīdzīgo agrīno pluripotento un vēlīno cilmes šūnu attiecību to avotos. Turklāt no dažādiem cilmes avotiem iegūtās hematopoētiskās cilmes šūnas raksturo kvantitatīvi un kvalitatīvi pilnīgi atšķirīgas nehematopoētisko šūnu asociācijas.

Kaulu smadzenes jau ir kļuvušas par tradicionālu hematopoētisko cilmes šūnu avotu. Kaulu smadzeņu šūnu suspensiju iegūst no zarnkaula vai krūšu kaula, mazgājot to lokālā anestēzijā. Šādā veidā iegūtā suspensija ir heterogēna un satur HSC, stromas šūnu elementu, mieloīdo un limfoīdo līniju cilmes šūnu, kā arī nobriedušu, veidotu asins elementu maisījumu. Šūnu ar CD34+ un CD34+CD38 fenotipiem skaits starp kaulu smadzeņu mononukleārajām šūnām ir attiecīgi 0,5–3,6 un 0–0,5%. Perifērajās asinīs pēc G-CSF izraisītas HSC mobilizācijas ir 0,4–1,6% CD34+ un 0–0,4% CD34+CD38.

Nabassaites asinīs šūnu ar imunofenotipiem CD34+CD38 un CD34+ procentuālais daudzums ir lielāks - 0-0,6 un 1-2,6%, un to maksimālais skaits ir konstatēts embrionālo aknu hematopoētiskajās šūnās - attiecīgi 0,2-12,5 un 2,3-35,8%.

Tomēr transplantētā materiāla kvalitāte ir atkarīga ne tikai no tajā esošo CD34+ šūnu skaita, bet arī no to funkcionālās aktivitātes, ko var novērtēt pēc koloniju veidošanās līmeņa in vivo (kaulu smadzeņu repopulācija letāli apstarotiem dzīvniekiem) un in vitro - pēc koloniju augšanas uz pusšķidras barotnes. Izrādījās, ka no embrionālajām aknām, augļa kaulu smadzenēm un nabassaites asinīm izolētu hematopoētisko cilmes šūnu ar CD34+CD38 HLA-DR fenotipu koloniju veidojošā un proliferatīvā aktivitāte ievērojami pārsniedz pieauguša cilvēka kaulu smadzeņu un perifēro asiņu hematopoētisko šūnu proliferatīvo un koloniju veidojošo potenciālu. Dažādas izcelsmes HSC kvantitatīvā un kvalitatīvā analīze atklāja būtiskas atšķirības gan to relatīvajā saturumā šūnu suspensijā, gan funkcionālajās spējās. Maksimālais CD34+ šūnu skaits (24,6%) tika konstatēts transplantētajā materiālā, kas iegūts no augļa kaulu smadzenēm. Pieauguša cilvēka kaulu smadzenēs ir 2,1% CD34-pozitīvu šūnu elementu. Starp pieauguša cilvēka perifēro asiņu mononukleārajām šūnām tikai 0,5% ir CD34+ fenotips, savukārt nabassaites asinīs to skaits sasniedz 2%. Tajā pašā laikā augļa kaulu smadzeņu CD34+ šūnu koloniju veidošanas spēja ir 2,7 reizes lielāka nekā pieauguša cilvēka kaulu smadzeņu hematopoētisko šūnu klonālā augšanas spēja, un nabassaites asins šūnas veido ievērojami vairāk koloniju nekā pieaugušo perifērajās asinīs izolētie hematopoētiskie elementi: attiecīgi 65,5 un 40,8 kolonijas/105 šūnas.

Hematopoētisko cilmes šūnu proliferatīvās aktivitātes un koloniju veidošanas spējas atšķirības ir saistītas ne tikai ar to atšķirīgo brieduma pakāpi, bet arī ar to dabisko mikrovidi. Ir zināms, ka cilmes šūnu proliferācijas intensitāti un diferenciācijas ātrumu nosaka daudzkomponentu augšanas faktoru un citokīnu sistēmas integrālā regulējošā iedarbība, ko ražo gan pašas cilmes šūnas, gan to matricas-stromas mikrovides šūnu elementi. Attīrītu šūnu populāciju un seruma nesaturošu barotņu izmantošana šūnu kultivēšanai ļāva raksturot augšanas faktorus, kuriem ir stimulējoša un inhibējoša iedarbība uz dažāda līmeņa cilmes šūnām, cilmes šūnām un šūnām, kas attīstītas vienā vai otrā lineārā virzienā. Pētījumu rezultāti pārliecinoši norāda, ka HSC, kas iegūtas no avotiem ar atšķirīgu ontogenētiskās attīstības līmeni, atšķiras gan fenotipiski, gan funkcionāli. HSC agrīnākās ontogenēzes stadijās raksturo augsts pašreprodukcijas potenciāls un augsta proliferatīvā aktivitāte. Šādas šūnas izceļas ar garākām telomērām un ir pakļautas visu hematopoētisko šūnu līniju veidošanai. Imūnsistēmas reakcija uz embrionālas izcelsmes HSC ir aizkavēta, jo šādas šūnas vāji ekspresē HLA molekulas. Pastāv skaidra HSC relatīvā satura, to pašatjaunošanās spējas un to veidoto saistību līniju veidu skaita gradācija: embrionālo aknu CD34+ šūnas > nabassaites asiņu CD34+ šūnas > kaulu smadzeņu CD34+ šūnas. Ir svarīgi, ka šādas atšķirības ir raksturīgas ne tikai cilvēka attīstības intra-, neo- un agrīnajam postnatālajam periodam, bet arī visai ontoģenēzei - no pieauguša cilvēka kaulu smadzenēm vai perifērajām asinīm iegūto HSC proliferatīvā un koloniju veidojošā aktivitāte ir apgriezti proporcionāla donora vecumam.