Streszczenie

Czynnik pochodzenia stromalnego 1 (stromal cell-derived factor-1 – SDF-1/CXCL12) urucha­mia szlaki przekazywania sygnału kluczowe dla mobilizacji, migracji, proliferacji oraz przeżycia wielu typów komórek, ekspresjonujących na swojej powierzchni CXCR4 – receptor chemokino­wy o motywie CXC, należący do rodziny receptorów sprzężonych z białkiem G. Choć CXCR4 wraz ze swoim ligandem pełni podstawowe funkcje w tak ważnych procesach jak embriogeneza, różnicowanie komórek czy regeneracja zniszczonych narządów, aktywowane za jego pośrednic­twem szlaki przekazywania sygnałów nie zostały do końca zbadane. Ich poznanie utrudnia do­datkowo to, iż niektóre z aktywowanych poprzez CXCR4 szlaków zdają się niezależne od białek G. CXCR4 ulega ekspresji na wielu typach komórek, w tym limfocytach, hematopoetycznych komórkach macierzystych (hematopoietic stem cells – HSC), komórkach śródbłonkowych i na­błonkowych, a także komórkach rakowych. Nadekspresję tego receptora zaobserwowano w no­wotworach różnego typu. Wykazano, iż szlak SDF-1/CXCR4 wpływa zarówno na postęp cho­roby, jak i angiogenezę, metastazę czy przeżycie komórek rakowych. Z tego też powodu rosnąca liczba leków przeciwnowotworowych bazuje na zakłóceniu interakcji między SDF-1 a CXCR4, bądź też hamowaniu ich białek efektorowych. Na zakłóceniu oddziaływań SDF-1/CXCR4 opar­ta jest również kliniczna mobilizacja hematopoetycznych komórek macierzystych (HSC), będą­ca coraz popularniejszą metodą pozyskiwania materiału przeszczepowego do przeprowadzenia transplantacji hematopoetycznych komórek progenitorowych. Podanie dawcy czynnika stymu­lującego wzrost kolonii granulocytów (granulocyte colony-stimulating factor – G-CSF) skutku­je zakłóceniem interakcji między CXCR4 a jego ligandem, co z kolei objawia się uwolnieniem komórek HSC do krwi obwodowej.
W pracy przedstawiono kliniczne znaczenie białka CXCR4 i polimorfizmu jego genu w różnych schorzeniach.

Słowa kluczowe: CXCR4 • SDF-1/CXCL12 • HSC • mobilizacja • odnowa hematologiczna • nowotwory

Summary

Stromal cell-derived factor-1 (SDF-1/CXCL12) induces intracellular signaling pathways crucial for mobilization, migration, proliferation and survival of many cell types via CXCR4, a chemoki­ne CXC-motif receptor, member of the G protein-coupled receptor family. Despite playing a key role in such major processes as embryogenesis, cell differentiation and organ regeneration, mole­cular mechanisms underlying CXCR4 signaling remain elusive, even more so, as CXCR4 seems to activate both G-protein-dependent and G-protein-independent pathways. CXCR4 is expressed on multiple cell types including lymphocytes, hematopoietic stem cells, endothelial and epithe­lial cells, and cancer cells. In fact, overexpression of this receptor has been detected in many dif­ferent types of cancer. The SDF-1/CXCR4 axis is also involved in tumor progression, angioge­nesis, metastasis, and survival. This pathway is therefore a target for therapeutics that can block the SDF-1/CXCR4 interaction or inhibit downstream intracellular signaling. Clinical mobiliza­tion of hematopoietic stem cells (HSC), a nowadays popular method of collecting material for hematopoietic progenitor stem cell transplantation, is also dependent on the SDF-1/CXCR4 axis. Granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF), administered to a transplant donor during clini­cal treatment, violates interactions between CXCR4 and its ligand, which results in degradation of HSC anchorage in bone marrow and the release of these cells into peripheral blood.
In this paper we describe the clinical significance of CXCR4 and its ligand, as well as the role of CXCR4 and its gene polymorphisms in disease susceptibility.

Key words: CXCR4 • SDF-1/CXCL12 • HSC • mobilization • homing • hematological recovery • cancer

Wstęp

Wzajemne oddziaływanie SDF-1/CXCR4 (stromal cell de­rived factor-1 – SDF-1; chemokine CXC motif ligand 12 – CXCL12; chemokine CXC motif receptor 4 – CXCR4) ma istotne znaczenie w procesie prawidłowej embriogenezy, zwłaszcza w kardiogenezie i rozwoju naczyń krwionośnych. Białka te uczestniczą także w migracji i adhezji komórek ma­cierzystych w niszach szpikowych [37]. Zaburzenia w prze­kazywaniu sygnału za pośrednictwem SDF-1/CXCR4 powo­dują uwalnianie hematopoetycznych komórek macierzystych do krwi obwodowej [61], co wykorzystywane jest podczas pozyskiwania materiału do przeszczepu tych komórek me­todą ich mobilizacji do krwiobiegu (peripheral blood pro­genitor cell transplantation – PBPCT), indukowanej poda­niem czynnika stymulującego wzrost kolonii granulocytów (granulocyte-colony stimulating factor – G-CSF). Wzajemne oddziaływania SDF-1/CXCR4 odpowiadają ponadto za kon­trolę różnicowania komórek (promują przejście z fazy G₀ do G₁), ich przeżycie i odbudowę układu hematologicznego oraz regenerację zniszczonych tkanek i narządów. Białka te mają także wpływ na hematopoezę zarówno u zdrowych myszy, jak i u osobników poddanych przeszczepowi [61]. Wykazano również ich udział w angiogenezie in vitro [73] i neoangio­genezie [60], a także antyapoptotyczną rolę w limfopoezie [61]. Ponadto chemokina SDF-1 ekspresjonowana jest przez krążące we krwi komórki CD34⁺CD38⁺ i nadekspresjonowa­na w odpowiedzi na uszkodzenia tych komórek. Wskazuje to na rolę powyższego białka oraz jego receptora w procesach, w których udział biorą przebywające w krwiobiegu hema­topoetyczne komórki macierzyste. Ponadto SDF-1 wyczula komórki na działanie cytokin. Szlak SDF-1/CXCR4 pełni ważną rolę również w rozwoju pierwotnego i przerzutowe­go raka piersi oraz innych nowotworów złośliwych, takich jak rak płuc, mózgu czy prostaty [69].

Dogłębne zrozumienie roli, jaką w organizmie ludzkim odgrywa SDF-1 oraz jego receptor, a także mechanizmów regulujących przekazywanie sygnałów przez powyższe białka, ma jednak podstawowe znaczenie nie tylko dla roz­woju transplantologii, ale także w leczeniu schorzeń, któ­rych rozwój powiązany jest z ekspresją receptora CXCR4.

Charakterystyka białka CXCR4

Białko CXCR4 (ryc.1) (chemokine CXC motif receptor 4, nazy­wane również antygenem CD184 lub LESTR, leucocyte­-derived seven transmembranedomain receptor) jest recep­torem dla czynnika pochodzenia stromalnego 1 (stromal cell derived factor-1 – SDF-1; chemokine CXC motif li­gand 12 – CXCL12). Szlaki przekazywania sygnału, bazu­jące na oddziaływaniach SDF-1/CXCR4, pełnią istotną rolę w procesie migracji komórek ekspresjonujących na swo­jej powierzchni receptor CXCR4. Należą do nich głównie nieukierunkowane tkankowo komórki macierzyste oraz ko­mórki hematopetyczne. Te ostatnie służą coraz częściej za materiał transplantacyjny podczas przeszczepu komórek he­matopoetycznych, mobilizowanych ze szpiku do krwi ob­wodowej. CXCR4 pełni wraz ze swoim ligandem główne funkcje zarówno przy mobilizacji komórek macierzystych do krwiobiegu, jak i podczas homingu, a więc zasiedlania przez powyższe komórki nisz szpikowych po przeszczepie.

Ryc. 1. Schemat budowy i ekspresji genu CXCR4 (na podstawie [17,104])

CXCR4 jest jednym z nielicznych receptorów chemokino­wych, który oddziałuje z jednym charakterystycznym dla siebie ligandem: SDF-1. Pozostałe receptory tej rodziny wchodzą zwykle w interakcje z wieloma białkami. CXCR4 nie jest jednak jedynym naturalnym receptorem oddziału­jącym z SDF-1; drugim jest receptor CXCR7. Zjawisko to jest powszechne w świecie chemokin – większość z nich oddziałuje z wieloma receptorami, tworząc swoistą sieć połączeń i zależności. Zarówno CXCR4 jak i CXCR7 wy­kazują wysokie powinowactwo do SDF-1, jednak recep­tor CXCR7 może wiązać także inne białka tej rodziny, co odróżnia go od CXCR4. Na uwagę zasługuje to, iż (mimo wiązania białka SDF-1 przez dwa receptory) transgenicz­ne myszy o genotypie SDF-1^-/- lub CXCR4^-/- charaktery­zowały się bardzo podobnymi defektami różnych organów, np. serca, naczyń krwionośnych, centralnego układu nerwo­wego, układu pokarmowego, a także zaburzeniami hemato­poezy [69,77,106]. Gryzonie te cierpiały ponadto na niedo­bór limfocytów i monocytów. Powyższe zmiany okazały się letalne. Niedawne badania wykazujące, iż białko CXCR7 nie bierze udziału w procesie hematopoezy, potwierdzają istotne znaczenie CXCR4 jako receptora dla SDF-1 [41].

CXCR4 ulega ekspresji przede wszystkim na komórkach hematopetycznych i nieukierunkowanych tkankowo komór­kach macierzystych. Jest ponadto obecny na powierzchni dojrzałych komórek krwi: limfocytów, monocytów, płytek krwi [61], również na komórkach śródbłonka, podścieliska oraz komórkach pigmentowych siatkówki, mięśniowych ko­mórkach satelitarnych, wątrobowych komórkach owalnych, macierzystych komórkach nerwowych, komórkach grasi­cy, mózgu, śledziony, żołądka czy jelita cienkiego [42,69].

Oba receptory wiążące SDF-1, CXCR4 oraz CXCR7, nale­żą do tej samej rodziny receptorów sprzężonych z białkiem G (G protein-coupled receptor – GPCR) (ryc.2). Jest to zarazem najliczniejsza i najbardziej zróżnicowana rodzina recep­torów, licząca około 1 000 białek. U człowieka receptory te kodowane są przez 1% genów i biorą udział w przeka­zywaniu różnych typów sygnałów, między innymi hormo­nalnych, wzrokowych czy zapachowych.

Ryc. 2. Schemat budowy rodziny receptorów GPCR. Składają się one z siedmiu helis transmembranowych, połączonych pętlami cytoplazmatycznymi (PC) oraz zewnątrzkomórkowymi (PZ). N – koniec białka zawieszony jest w przestrzeni zewnątrzkomórkowej, natomiast C – koniec w cytoplazmie

Gen kodujący białko CXCR4 znajduje się na chromosomie 2 w pozycji 2q21 (http://www.genome.jp/kegg). Składa się z dwóch eksonów, z których pierwszy jest znacznie krótszy (103 pary zasad, z których pierwsze 88 nie ulega translacji, zaś 15 jest kodujących), a drugi dłuższy (1563 pary zasad, z których translacji ulega 1044, począwszy od kodonu szó­stego), rozdzielonych pojedynczą sekwencją intronową li­czącą 2132 pary zasad (nukleotydy 104-2235) [17]. Miejsce startu transkrypcji znajduje się na 32 parze zasad za ka­setą TATA, zaś jej koniec stanowi 3798 nukleotyd [104]. Kodony sygnału poliadenylacji (AATAAA) rozpoczynają się od 3777 nukleotydu. Ekson pierwszy koduje 5 amino­kwasów, zaś ekson drugi – 348 aminokwasów. Sześć par zasad za ostatnim kodonem pierwszego eksonu zidenty­fikowano miejsce alternatywnego składania (splicing), przypominające opisane wcześniej podobne miejsce w ge­nie mysiego CXCR4, umożliwiające powstawanie dwóch potencjalnych transkryptów [17].

Sam łańcuch białkowy liczy 352 aminokwasy [14]. Wszystkie receptory GPCR zbudowane są podobnie. Na jedną cząsteczkę receptora składa się zawsze pojedynczy, długi łańcuch polipeptydowy. Uformowany jest on w sie­dem helis transmembranowych, stąd wzięła się inna na­zwa tych białek: receptory 7TM (7 transmembranedoma­in receptors). Odcinki transbłonowe, ponumerowane od H1 do H7, są silnie konserwatywne ewolucyjnie. O różno­rodności i swoistości receptorów decydują ich pętle cyto­plazmatyczne oraz zewnątrzkomórkowe. N-koniec białka CXCR4, podobnie jak w przypadku pozostałych recep­torów tej rodziny, znajduje się w przestrzeni międzyko­mórkowej. Zawiera on potencjalne miejsca glikozylacji: Asn11 oraz Asn176 [14]. Zamiana asparaginy w pozycji 11 na glutaminę bądź leucynę zakłóca wiązanie SDF-1 z receptorem, a więc i przekazywanie sygnału. Natomiast na C-końcu białka, zawieszonym w cytoplazmie komórki, znajdują się potencjalne miejsca fosforylacji.

Aby zapoczątkować kaskadę przekazywania sygnału, ligand musi się związać z receptorem w jego części hydrofobowej, tworzącej tak zwaną „kieszeń” (ryc.3). Białko G przyłączane jest w rejonie trzeciej pętli cytoplazmatycznej. Gdy chemokina SDF-1 wchodzi w interakcje z receptorem CXCR4, inicjo­wana jest wymiana GDP na GTP w podjednostce a biał­ka G. Prowadzi to do rozpadu powyższego białka na pod­jednostkę α oraz kompleks βγ. Aktywowane w ten sposób podjednostki zapoczątkowują różnorakie kaskady reakcji. W przypadku receptora CXCR4 i jego liganda SDF-1, są to przede wszystkim szlaki fosfolipazy C/PKC oraz kinazy fosfatydyloinozytolowej-3 (PI3K)/AKT. Ich aktywacji przy­pisuje się propagację przeżycia komórki, a więc działanie antyapoptotyczne oraz proliferację [56], migrację komó­rek pod wpływem gradientu SDF-1 [22,82] i ich adhezję [14]. Ponadto aktywowany jest szlak kinaz MEK/MAP (mi­togen-activated protein kinase), zwiększających ekspresję genów promujących proliferację i przeżycie komórek [61], również rakowych [19]. Aktywacji ulegają także białka z rodziny kinaz tyrozynowych Src, promujących adhezję [14,45]. Uważa się ponadto, iż kompleks SDF-1/CXCR4 może aktywować szlak kinaz białkowych Jak/STAT (Janus kinase/signal transducer and activator of transcription), bez pośrednictwa białek G [14].

Ryc. 3. Schemat przekazywania sygnału przez parę białek SDF-1/CXCR4 (na podstawie [14,37,61])

Wyniki badań wskazują, iż przekazywanie sygnału przez parę białek SDF-1/CXCR4 jest procesem niezwykle złożo­nym i delikatnym, zależnym od typu komórek i środowiska.

Zahamowanie przekazywania sygnału przez receptor CXCR4 odbywa się za pośrednictwem odwracalnej endo­cytozy tego białka do wnętrza komórki po wcześniejszym odłączeniu się jego liganda [61]. Proces ten ma podstawo­we znaczenie w migracji hematopoetycznych komórek ma­cierzystych między szpikiem kostnym a krwią. Podobnie regulacja przekazywania sygnału zachodzić może poprzez hamowanie białek efektorowych receptora CXCR4 [69].

Związek CXCR4 z podatnością na choroby nowotworowe

Uważa się, iż zarówno czynnik pochodzenia stromalne­go 1 (SDF-1), jak i jego receptor CXCR4, pełnią ważne funkcje w procesie nowotworowym. W wielu nowotwo­rach różnego pochodzenia wykryto wzmożoną ekspresję białka CXCR4, np. w raku trzustki [59], nerek [95], jaj­ników [96] czy w glejaku wielopostaciowym (glioblasto­ma multiforme) [85]. Co ciekawe, jest to receptor chemo­kinowy najczęściej występujący na komórkach rakowych [102]. Na przykład w komórkach raka wątrobowokomórko­wego (pierwotny rak wątroby, hepatocellular carcinoma – HCC) wykryto nadekspresję obu białek (SDF-1 i CXCR4) oraz opisano ich związek z rozwojem choroby [62,66,98]. Białka te wpływają zarówno na proliferację komórek rako­wych, jak i ich angiogenezę oraz metastazę.

Wykazano wzmożoną ekspresję białka CXCR4 w ko­mórkach raka piersi, a także jego udział w powstawaniu przerzutów nowotworu do płuc [69]. Podobnie SDF-1 jest wydzielany w dużych ilościach przez tkanki zwykle ob­jęte przerzutami. Białko CXCR4 jest nieobecne lub wy­stępuje w niewielkich ilościach w zdrowych komórkach piersi, lecz jego ekspresja wzrasta w miarę rozwoju no­wotworu. Badania wykazały także zwiększoną ekspresję SDF-1 oraz CXCR4 w przerzutach nowotworu do kości w porównaniu do pierwotnych komórek raka nerek [105] oraz raka jamy ustnej [69]. Ponadto prace poświęcone za­leżności rozwoju nowotworu od występowania CXCR4 su­gerują, iż białko to może być zwiastunem ciężkiego prze­biegu choroby [55,63].

Podobnie zaburzenia w oddziaływaniu SDF-1/CXCR4 mają znaczenie w rozwoju ostrej białaczki szpikowej (acu­te myeloid leukemia – AML) oraz ostrej białaczki limfo­blastycznej linii komórek B (B-lineage acute lymphobla­stic leukemia – ALL) [61,76], a także w innych zmianach patologicznych komórek B [36]. Wśród pacjentów cier­piących na AML zdecydowanie mniejszą przeżywalno­ścią i częstszymi nawrotami choroby charakteryzują się osoby, u których obserwowana jest nadekspresja CXCR4 na komórkach CD34⁺ [86]. Wykazano, iż oddziaływa­nia tego receptora z jego ligandem kierują zasiedlaniem i przeżyciem komórek rakowych, przyczyniając się do ich oporności na apoptozę indukowaną przez chemioterapię. Z tego też powodu zaproponowano antagonistów oddzia­ływań SDF-1/CXCR4 jako potencjalne leki m.in. w tera­pii ostrej białaczki limfocytowej. Substancje te miałyby zmniejszyć czułość komórek rakowych na obecność SDF-1, co z kolei obniżyłoby efekt proliferacyjny i antyapopto­tyczny tej chemokiny [52].

Czynnikami potencjalnie wpływającymi na rozwój nowo­tworu (np. przez wywołanie nadmiernej ekspresji CXCR4 czy SDF-1) mogą być polimorfizmy genów kodujących po­wyższe białka. Jedną z przebadanych mutacji była zamia­na pojedynczego nukleotydu w genie SDF-1 (rs1801157). Polimorfizm ten, znajdujący się na końcu 3’UTR genu, po­lega na substytucji guaniny na adeninę w łańcuchu DNA. W populacji europejskiej powyższą zamianą w genotypie charakteryzuje się około 20% osób. Stwierdzono, iż czę­stość występowania allelu zmutowanego (A) była znacznie większa u pacjentów cierpiących na pierwotnego raka wą­troby (hepatocellular carcinoma – HCC), niż u osób zdro­wych [18]. Wykazano również, iż spośród pozostałych, wziętych pod uwagę potencjalnych czynników rozwoju cho­roby, takich jak płeć czy grupa etniczna, jedynie wiek miał istotne znaczenie. Nasza grupa badawcza wykryła ponad­to związek między występowaniem powyższego polimor­fizmu a podatnością na chłoniaki nieziarnicze (non-Hodg­kin’s lymphoma – NHL) [40]. Zaobserwowano znacznie częstsze występowanie zmutowanego allelu A u pacjen­tów chorych na NHL niż u osób zdrowych.

Polimorfizm receptora CXCR4, będący cichą mutacją w jego genie (rs2228014, Ile>Ile), także stał się przed­miotem badań. Chang i wsp. [18] przestudiowali częstość występowania tej mutacji u osób cierpiących na raka wą­trobowokomórkowego. Nie stwierdzili związku badanego polimorfizm genu CXCR4 z podatnością i przebiegiem cho­roby. Teng i wsp. [102], badając rolę tej mutacji w rozwo­ju raka jamy ustnej, także nie odnaleźli znaczących różnic między częstością występowania alleli CXCR4-T u cho­rych i zdrowych osób. Zaobserwowali jednak, iż pacjenci posiadający przynajmniej jeden zmutowany allel T znacz­nie częściej charakteryzowali się przerzutami do węzłów chłonnych i III lub IV stadium choroby.

Z kolei nasze badania nad mutacją rs2228014 w genie CXCR4 dotyczyły pacjentów poddanych auto- lub alo­transplantacji komórek mobilizowanych do krwi oraz ich zdrowych dawców [9]. Wśród 150 zdrowych dawców prze­szczepów alogenicznych zmutowany allel CXCR4-T wy­kryto u 47,5% osób. Stanowi to znacznie większy odsetek występowania mutacji rs2228014 genu CXCR4, niż w po­pulacji tajwańskiej, przebadanej przez Tenga [102] oraz Changa i wsp. [18].

Receptor CXCR4 a infekcje wirusowe oraz niedobory odporności

Nie mniej ważny jest udział receptora dla SDF-1 w procesie zarażenia limfocytów ludzkim wirusem niedoboru odporno­ści (human immunodeficiency virus – HIV). Dowiedziono, iż CXCR4 pełni rolę koreceptora i niezbędny jest podczas wnikania wirusów HIV typu T-limfotropowegpo (X4) do komórki [4,27]. Natomiast w przypadku wirusów HIV typu M oraz R5 funkcję koreceptora spełnia białko CCR5 [94]. Nie dziwi więc, iż z tego powodu leki przeciw AIDS są przeważnie inhibitorami któregoś z tych białek.

Mutacje genu CXCR4 analizowano także u osób cierpią­cych na rzadki zespół niedoboru odporności, nazywany WHIM (warts, hypogammaglobulinemia, recurrent bacte­rial infection and myelokathexis) [3]. Trzy z nich to muta­cje nonsensowne, jedna zaś powoduje przesunięcie ramki odczytu [14]. Każdy z tych polimorfizmów skutkuje skró­ceniem C-końca receptora CXCR4 przez usuniecie 10-19 aminokwasów z łańcucha białkowego, co prowadzić może do straty potencjalnych miejsc fosforylacji. Białko pozba­wione miejsc fosforylacji charakteryzuje się zaburzenia­mi zarówno aktywacji jak i inaktywacji, a także wzmożo­ną chemotaksją.

Związek receptora CXCR4 z podatnością na inne schorzenia

Oddziaływania SDF-1/CXCR4 pełnią ponadto główną rolę w akumulacji limfocytów T CD4⁺ w błonie maziowej chorych cierpiących na reumatoidalne zapalenie stawów (rheumatoid arthritis – RZS, znane także pod nazwą gośćca przewlekle postępującego) [78]. Choroba ta dotyka 1-2% społeczeństwa i ma podłoże autoimmunologiczne. Jednym z kryteriów oceny tego schorzenia jest występowanie czyn­nika reumatoidalnego (RF). Coraz częściej oznaczane są ponadto przeciwciała przeciwko cyklicznemu cytrulino­wemu peptydowi (anty-CCP), najbardziej swoistemu mar­kerowi tej choroby. W ostatnich latach molekuły adhezyj­ne zaangażowane w rozwój RZS zostały opisane, jednak rola chemokin w powyższym schorzeniu wciąż pozosta­je niewyjaśniona. Badania w tym kierunku podjęli Nanki i wsp., którzy przebadali ekspresję 11 różnych receptorów chemokinowych w chorobowo zmienionej tkance [78]. Stwierdzili, iż CXCR4 jest nadekspresjonowany w limfo­cytach T pamięci (CD4⁺) zaatakowanej schorzeniem bło­ny maziowej. Czynnik pochodzenia stromalnego 1 (SDF-1), obecny w chorej błonie, kieruje migracją tych komórek jednocześnie uodparniając je na apoptozę.

Trwają ponadto badania nad rolą szlaku SDF-1/CXCR4 w rozwoju astmy i zapaleń indukowanych alergenem [68]. Wydaje się, że zastosowanie cząsteczek o podobnym dzia­łaniu do SDF-1 czy CXCR4 zwiększa szansę wyleczenia chorób, u podłoża których leży zakłócenie interakcji mię­dzy tymi białkami (ryc.4).

Ryc. 4. Przykłady związków pochodnych bicyklamu, wykazujących działanie antagonistyczne w stosunku do CXCR4

Molekuły o działaniu analogicznym do SDF-1

Trzeciorzędowa struktura białka SDF-1 została poznana za­równo za pośrednictwem krystalografii jak i spektroskopii NMR [16,21,30]. Obecnie wiadomo, iż chemokina ta ma trzy główne domeny: N-końcową (zawierającą reszty klu­czowe dla wiązania i aktywacji CXCR4), centralną (złożo­ną z trzech antyrównoległych struktur β) oraz C-końcową (amfifilową α-helisę) [21,49]. Analogi tej chemokiny bada się w celu ich potencjalnego wykorzystania jako czynni­ków mielosupresyjnych. Mogłyby mieć zastosowanie np. w chemioterapii. Badania dowodzą, iż analogi zawierające reszty aminokwasowe 1-8, 1-9 (w tym przypadku analog może mieć postać zarówno monomeru jak i dimeru), 1-17 oraz 5-14 N-końca łańcucha SDF-1, mają zdolność wiąza­nia się z CXCR4, choć wydajność tej reakcji jest mniejsza niż w przypadku białka natywnego [50,67]. Inny analog, w którym reszty 5-14 białka połączone zostały z resztami 55-67 C-końca za pomocą czterech reszt glicyny, ma pod­wyższoną aktywność biologiczną w porównaniu do analo­gu zawierającego jedynie reszty końca N [70]. Wyniki te zostały potwierdzone przez Tudana i wsp. [103]. Przebadali oni analogi, w których reszty 1-14 N-końca połączone zo­stały łańcuchem czterech glicyn z C-końcowymi resztami 55-67. Były to dwa analogi laktamowe: cyclo(Lys²⁰-Glu²⁴)-sdf-(1-31)-NH₂ i cyclo(Glu²⁴-Lys²⁸)-sdf-(1-31)-NH₂ oraz analog liniowy: sdf-(1-31)-NH₂. Analog liniowy, podob­nie jak to wykazali Luo i wsp. [70], zdolny był do wiąza­nia receptora, jednak w znacznie mniejszym stopniu niż natywny SDF-1. Laktamowy charakter pozostałych ana­logów (zapewniający stabilizację C-końcowej α-helisy) pozwolił natomiast podwyższyć tę aktywność stukrot­nie, niemal do poziomu natywnego SDF-1. Oznacza to, iż choć reszty N-końca konieczne są do wiązania CXCR4 – α-helikalna konformacja C-końca dodatkowo podwyż­sza powinowactwo analogu do receptora. Natomiast swo­iste reszty na C-końcu łańcucha SDF-1 zdają się nie mieć wpływu na oddziaływanie SDF-1/CXCR4. Przyjmuje się jednak, iż odgrywają one ważną rolę w procesie wiązania tej chemokiny do komórek docelowych, choć zjawisko to wciąż pozostaje niewyjaśnione [72]. Stwierdzono ponad­to, iż C-koniec białka SDF-1 podnosi CXCR4-zależną aktywność tej chemokiny, jednak prawdopodobnie nie za pośrednictwem silniejszego oddziaływania z receptorem, a poprzez wiązanie heparyny [70].

Molekuły zakłócające oddziaływanie SDF-1 z jego receptorem

Jak wspomniano wcześniej, CXCR4 jest jednym z podsta­wowych białek zaangażowanych w proces wnikania wi­rusa HIV do komórki. Dlatego też badania nad antagoni­stami SDF-1/CXCR4, a więc związkami zakłócającymi interakcje między tymi białkami, mają na celu przede wszystkim znalezienie nowych, aktywniejszych i bezpiecz­niejszych leków w terapii anty-HIV. Niektóre ze związ­ków o powyższym działaniu wykazują ponadto inne ak­tywności, które mogą znaleźć potencjalnie zastosowanie w praktyce klinicznej.

Do najpopularniejszych antagonistów receptora CXCR4 na­leżą wielotlenowe nieorganiczne związki, takie jak HPA-23 [(NH₄)18(NaW₂₁Sb₉O₈₆17], JM1493 [H₄SiW₁₂O₄₀], JM1590 {K₁₃[Ce(SiW₁₁O₃₉)2.26H₂O} czy JM2820 {[Me₃NH]₈[Si₂W₁₈Nb₆O₇₇]} [25,88]. Pod względem struk­tury, cząsteczki te przypominają polianionowe sfery lub kule. Atomy tlenu, noszące ładunek ujemny, rozmiesz­czone są na obrzeżach molekuły [26]. Pierwotnie związ­ków tych używano jako inhibitorów replikacji DNA wi­rusa HIV w kulturach komórkowych, nigdy jednak nie zastosowano ich w klinicznym leczeniu AIDS, gdyż po­tencjalnie mogłyby ulegać akumulacji w narządach (np. wątrobie) i przyczyniać się do rozwoju nowotworów. Aby wyeliminować cytotoksyczność podjęto badania nad ana­logicznymi kompleksami metaloorganicznymi, jednak nie wykazywały one większej selektywności ani aktywności niż nieorganiczne pierwowzory [97].

Interesujące wyniki dały badania nad analogami cyklamu [28,29]. Większość jego pochodnych pozbawiona była aktywności anty-HIV, jednak udało się wyodrębnić rów­nież substancje o wyraźnych właściwościach inhibicyj­nych w stosunku do wirusa HIV, np. bicyklam JM1657 i JM2763, a także AMD3329 [12]. Dalsze badania, pro­wadzone w celu potencjalnego doustnego podania bicy­klamów jako związków o działaniu anty-HIV, doprowadzi­ły do odkrycia kolejnych aktywnych analogów: AMD070 [91] oraz KRH-1636 [51].

Na szczególną uwagę zasługuje tu bicyklam o nazwie JM3100 [26,27], wykazujący aktywność anty-HIV już przy stężeniu około 0,005 µg/ml. Związek ten w sposób pośredni oddziałuje z glikoproteiną gp120, obecną na po­wierzchni otoczki wirusowej, co przyczynia się do zaha­mowania infekcji wirusa związanego już z błoną komór­kową. W początkowym stadium infekcji gp120 wchodzi w interakcje z antygenem CD4, a następnie CXCR4, peł­niącym rolę pomocniczego receptora przy wnikaniu wi­rusów HIV typu T-limfotropowegpo (X4) do komórki. To właśnie CXCR4 jest właściwym celem ataku bicyklamu JM3100 (nazywanego również AMD3100), który dzia­ła analogicznie do właściwego liganda CXCR4: SDF-1. AMD3100 zakłóca przekazywanie sygnału przez parę bia­łek SDF-1/CXCR4 [33,93,94], stąd hamuje on także infek­cję małpiego wirusa niedoboru odporności (simian immu­nodeficiency virus – SIV), o ile jest on CXCR4-zależny [92]. Z tego samego powodu AMD3100 nie wykazuje ak­tywności wobec wirusów HIV typu M oraz R5 (w przy­padku których funkcję koreceptora spełnia białko CCR5) [94]. Antagonista ten zapobiega ponadto apoptozie zdro­wych komórek w odpowiedzi na obecność białek otocz­ki wirusa [8]. Oddziaływanie AMD3100 z CXCR4 opar­te jest na elektrostatycznych interakcjach między dodatnio naładowanymi atomami inhibitora, a ujemnie naładowany­mi resztami asparaginianu w pozycjach 171, 182, 193 i 262 łańcucha receptora [39,47]. Co ciekawe AMD3100 wiąże się z CXCR4 niezależnie od typu komórki [46]. Do nie­dawna uważano, iż nie wchodzi w interakcje z innymi re­ceptorami tej rodziny, jednak ostatnie badania temu prze­czą [54,58]. Możliwe więc, że AMD3100 wpływa także na inne, CXCR4-niezależne, szlaki przekazywania sygna­łu. Ważne jest ponadto, iż inhibitor ten pozwala jednocze­śnie na interakcje niektórych agonistów CXCR4, np. RSVM i ASLW, poprzez ich wiązanie z receptorem w swoistych miejscach, różnych od miejsca wiązania AMD3100 [89]. Przeprowadzone badania kliniczne potwierdzają skutecz­ność tego inhibitora w leczeniu pacjentów zarażonych wi­rusem HIV [90].

Wykryto także inne właściwości AMD3100. Obiecujące wyniki dały m.in. badania nad inhibicją SDF-1-zależnej migracji komórek chłoniaków nieziarniczych, poprzez zwiększenie apoptozy i zatrzymanie proliferacji tych ko­mórek [80].

Na uwagę zasługują również wyniki badań nad liniami ko­mórek białaczkowych (U937, HL-60, MO7e, KG1a oraz K562) [58]. W tym wypadku liczba migrujących komórek także znacznie spadła na skutek traktowania ich AMD3100 lub innym antagonistą CXCR4 – T140. Badacze stwier­dzili jednak, iż AMD3100 znacznie zwiększa proliferację badanych linii białaczkowych in vitro, wprowadza więk­szą liczbę komórek w fazę S cyklu komórkowego, a także zmniejsza stopień ich apoptozy o około 1/3. Wykazano jed­nocześnie, iż za stymulację proliferacji tych komórek od­powiedzialne są najpewniej nie oddziaływania AMD3100 z CXCR4, a z CXCR7 – drugim z receptorów dla SDF-1.

Inne grupy badawcze zaobserwowały ponadto wzrost licz­by hematopoetycznych komórek macierzystych CD34⁺ we krwi obwodowej w odpowiedzi na traktowanie AMD3100 [48], zarówno u myszy [13], jak i u ludzi [64]. Okazało się, iż związek ten oddziałuje w sposób synergiczny z czynni­kiem stymulującym wzrost kolonii granulocytów (G-CSF), mobilizując komórki macierzyste do krwiobiegu [24,65].

Optymalne rezultaty mobilizacji za pośrednictwem G-CSF otrzymano podając jednorazowo AMD3100 w piątym dniu, w którym przeprowadzono leukaferezę. Odkrycie to otwie­ra nowe możliwości wykorzystania tego inhibitora jako czynnika mobilizującego podczas pobierania materiału przeszczepowego. Obecnie trwają badania nad wprowa­dzeniem go do praktyki klinicznej [6].

Kolejną grupą związków stosowanych jako antagoniści CXCR4 są polihemuzyny (polyphemusins) (ryc.5), krótkie po­lipeptydy wyizolowane po raz pierwszy z hemocytów skrzypłocza amerykańskiego (Limulus polyphemus) [74], znane przede wszystkim ze swoich właściwości przeciw­bakteryjnych i przeciwgrzybicznych, a także hamujących infekcję wirusa HIV. Najpopularniejszymi antagonistami CXCR4 w tej grupie związków są: T22 ([Tyr-5,12, Lys-7]-polyphemusin-2) oraz aktywniejsze a za razem mniej tok­syczne T134 (des-[Cys(8,13), Tyr(9,12)]-[D-Lys10, Pro11, L-citrulline16]-T22) i T140 oraz ich pochodne ([[L-3-(2-naphthyl)alanine3]-T134]) [1,99,100,101]. Niektóre z tych inhibitorów całkowicie hamują chemotaksję wywoływaną SDF-1, a także tłumią migrację komórek pre-B ostrej bia­łaczki limfoblastycznej do stromy szpiku kostnego [53].

Ryc. 5. Polihemuzyny – krótkie polipeptydy wykorzystywane jako antagoniści CXCR4

Octan amidu N-α-acetylo-nona-D-argininy, ALX-40-4C, także blokuje receptor CXCR4, przez co zapobiega infek­cji wirusa HIV [35], jednak badania kliniczne nie potwier­dziły jego skuteczności jako leku na AIDS [34]. Również peptoid CGP-64222 blokuje CXCR4 [23], co jednak nie dziwi ze względu na jego podobieństwo do innych anta­gonistów tego receptora, takich jak T22, T134, T140 czy ALX-40-4C (ryc.6).

Ryc. 6. Przykładowe peptoidy wykazujące działanie antagonistyczne w stosunku do CXCR4

Antagoniści CXCR4, charakteryzujący się wysoką selek­tywnością oraz wydajnością, znajdą potencjalne zastoso­wanie nie tylko w leczeniu osób zarażonych wirusem HIV. Substancje te mogą okazać się efektywnymi lekami tak­że podczas terapii przeciwnowotworowej, jako że recep­tor dla SDF-1 ekspresjonowany jest na powierzchni wie­lu rodzajów komórek rakowych [102] i uważa się, iż ma wpływ na powstawanie przerzutów [75]. Odkryto również, że wzajemne oddziaływania białek SDF-1/CXCR4 mogą mieć wpływ na rozwój innych schorzeń, takich jak choć­by kolagenozależne zapalenie stawów czy alergie. Terapia z użyciem inhibitorów CXCR4 może mieć więc w przy­szłości znaczenie w leczeniu tych chorób.

Udział receptora CXCR4 w uwalnianiu komórek HSC do krwiobiegu oraz w procesie ich zasiedlania w niszach szpikowych biorcy

Kliniczna mobilizacja progenitorowych komórek macierzy­stych ze szpiku do krwi obwodowej przypomina naturalny proces uwalniania tych komórek do krwi w odpowiedzi na sygnały zapalne lub uszkodzenie komórki [20]. Obecnie ta metoda pozyskania materiału przeszczepowego cieszy się największym zainteresowaniem ze względu na bezpiecz­niejszą dla dawcy procedurę jej przeprowadzenia w porów­naniu z protokołem przeszczepienia szpiku. Osiągnięto to zarówno poprzez eliminację ryzyka związanego z zabie­giem operacyjnym jak i brak działań niepożądanych.

Proces mobilizacji zapoczątkowany jest przez indukowaną czynnikami stresowymi aktywację neutrofilów i osteokla­stów. Efekt ten uzyskuje się dzięki podaniu cytokin: czyn­nika stymulującego wzrost kolonii granulocytów (G-CSF) oraz czynnika stymulującego wzrost kolonii granulocytów i makrofagów (granolocyte-monocyte colony stimulating factor – GM-CSF). Jedynie te dwa białka zostały dopusz­czone przez FDA (Food and Drug Administration) do uży­cia w procedurach pobrania materiału przeszczepowego, mimo iż przebadano pod tym kątem również wiele innych cytokin oraz ich kombinacji. Białko G-CSF może być sto­sowane samodzielnie, natomiast mobilizacja za pośrednic­twem GM-CSF wymaga dodatkowego podania G-CSF, gdyż wydajność procesu nie jest wystarczająca. Podobnie efekt mobilizacyjny uzyskać można przez zastosowanie chemio­terapii (zniszczenie DNA komórki indukuje jej reakcję na stres) czy niektórych leków. Proces mobilizacji hematopo­etycznych komórek macierzystych do krwi obwodowej zo­stał szczegółowo przedstawiony na ryc. 7.

Ryc. 7. Mechanizm procesu klinicznej mobilizacji komórek macierzystych ze szpiku do krwi obwodowej. Chemioterapia oraz prozapalne cytokiny, takie jak G-CSF, powodują krótkotrwały wzrost stężenia SDF-1 w szpiku kostnym, jako chemokiny promującej przeżycie komórki w sytuacji stresu. Białko SDF-1 pobudza następnie osteoklasty do wytwarzania metaloproteaz (matrix metallopeptidase 9 – MMP-9). Enzymy te pośredniczą w odłączaniu się cytokiny SCF (stromal cell factor) od błony komórkowej, co w połączeniu z aktywnością proteazy 3 skutkuje proliferacją komórek progenitorowych, rearanżacją macierzy zewnątrzkomórkowej szpiku kostnego oraz zakłóceniem oddziaływań wielu molekuł adhezyjnych, cytokin oraz chemokin, w tym także pary białek CXCR4/SDF-1 (poprzez częściową degradację zarówno SDF-1 jak i jego receptora). Powoduje to spadek aktywności SDF-1, będącego chemoatraktantem komórek CD34⁺, wobec czego promowane jest uwalnianie HSC do krwi obwodowej (na podstawie [20,41,61,71])

Ciąg następujących po sobie wydarzeń, powtarzany i in­tensywniejszy z każdym kolejnym cyklem klinicznej sty­mulacji czynnikiem G-CSF, owocuje mobilizacją komó­rek macierzystych ze szpiku kostnego do krwi obwodowej. Po osiągnięciu odpowiedniego stężenia we krwi, komór­ki te są następnie separowane za pośrednictwem leukafe­rezy i podawane biorcy.

Niestety w praktyce klinicznej rzadko zdarza się, aby już w pierwszym preparacie leukaferetycznym uzyskano wy­starczającą liczbę komórek CD34⁺ do przeprowadze­nia transplantacji. Zwykle cały proces mobilizacji trzeba powtórzyć, czasem nawet 5- czy 6-krotnie. Dlatego też sposoby poprawy wydajności mobilizacji cieszą się obec­nie dużym zainteresowaniem.

Jednym z istotnych czynników wpływających na wydajność mobilizacji u osób chorych jest postawiona diagnoza [40]. Nasze badania wykazały, iż pacjenci ze szpiczakiem mno­gim charakteryzują się znacznie lepszą wydajnością mobi­lizacji niż ci z chłoniakami czy ziarnicą złośliwą [40,42].

Basak i wsp. badali mobilizację u pacjentów cierpiących na szpiczaka mnogiego [4], a także ziarnicę złośliwą i chło­niaki nieziarnicze [5]. Badania miały na celu porównanie wydajności mobilizacji u osób poddanych wcześniej au­tologicznemu przeszczepowi komórek mobilizowanych ze szpiku do krwi obwodowej (pierwsza grupa) z pacjen­tami poddawanymi procedurze mobilizacji po raz pierw­szy (druga grupa). Do usprawnienia mobilizacji komórek macierzystych użyto Plerixaforu (AMD3100), nowego leku będącego inhibitorem CXCR4, opisanego pokrótce w po­przednim rozdziale. Wykazano, iż podanie Plerixaforu w połączeniu z terapią G-CSF podnosi wydajność mobiliza­cji przez zwiększenie liczby uwolnionych komórek CD34⁺, co umożliwia przeprowadzanie leukaferezy z uzyskaniem większej liczby komórek w preparacie [31,32]. Inhibitor ten wydaje się obecnie najefektywniejszym czynnikiem mo­bilizacyjnym, szczególnie u osób, u których inne proce­dury zawiodły [4,15]. Niestety, nawet mimo zastosowania tak usprawnionej procedury, wydajność mobilizacji u pa­cjentów cierpiących na chłoniaki nieziarnicze lub podda­nych wcześniej radioterapii okazała się niewystarczająca do przeprowadzenia autotransplantacji [5].

Nasze badania wykazały, iż także czynniki immunogene­tyczne mogą mieć wpływ na wydajność indukowanej kli­nicznie mobilizacji komórek macierzystych ze szpiku do krwi obwodowej. Polimorfizm genu SDF-1 (rs1801157), bę­dący zamianą guaniny na adeninę w pozycji 801 na końcu 3′-UTR genu, ma związek z większą wydajnością mobi­lizacji komórek CD34⁺ uwalnianych do krwi obwodowe [11]. Liczba komórek progenitorowych, uzyskanych w wy­niku leukaferezy, okazała się znacznie większa u zdro­wych dawców przeszczepów alogenicznych, obdarzonych allelem CXCL12-3’A, szczególnie w przypadku homo­zygot (CXCL12-3’AA). Co więcej, do przeprowadzenia transplantacji z użyciem materiału pobranego od dawców będących homozygotami GG konieczne było wykonanie większej liczby leukaferez w porównaniu do dawców o ge­notypie AA. Związek powyższego polimorfizmu z wydaj­nością mobilizacji u osób zdrowych został opisany także przez innych badaczy [7,71].

Również inny przebadany przez naszą grupę polimorfizm wpływał na efektywność mobilizacji u biorców autologicz­nych przeszczepów PBPC [10,40]. Była to zamiana zasady C na T w intronie genu izoformy 3 receptora dla czynnika stymulującego wzrost kolonii granulocytów (G-CSF3R): rs3917924. Zaobserwowaliśmy zależność między obecno­ścią mutacji (allelu T) i mniejszą wydajnością mobiliza­cji komórek CD34⁺. Podobne wyniki uzyskała też grupa Martin-Antonio i wsp. badając osoby zdrowe. Obserwowali oni wyraźny spadek wydajności mobilizacji u osób obda­rzonych genotypem TT [71].

Martin-Antonio i wsp. opisali ponadto wpływ polimorfi­zmu rs2680880 genu CXCR4 (obejmującego zamianę ade­niny na tyminę w intronie) na wydajność mobilizacji ko­mórek macierzystych, traktowanych czynnikiem G-CSF, do krwi obwodowej [71]. Częstość występowania tej mu­tacji waha się od 0 – w przypadku populacji azjatyckiej – do prawie 60% wśród Europejczyków. U dawców posiada­jących oba allele dzikie (AA), liczba uzyskanych podczas pierwszej separacji komórek CD34⁺/kg masy ciała była znacznie niższa niż u osób charakteryzujących się genoty­pem TT lub TA. Podobnie mniejsza była całkowita liczba komórek CD34⁺ uzyskanych podczas pierwszej separacji.

Nasza grupa przeanalizowała z kolei relację wydajności mobilizacji z innym, wspomnianym już polimorfizmem CXCR4: rs2228014. Polega on na zamianie reszty cytozyny na tyminę w łańcuchu DNA, co jednak nie prowadzi do zmiany w łańcuchu aminokwasowym (Ile138Ile). Nie stwierdziliśmy jednak związku tego polimorfizmu z wy­dajnością mobilizacji, ani w grupie pacjentów poddanych autotransplantacji PBPC, ani u osób zdrowych – dawców alogenicznych komórek mobilizowanych do krwi [9].

Progenitorowe komórki macierzyste, uzyskane od dawcy w wyniku mobilizacji indukowanej G-CSF, są następnie podawane biorcy w celu odbudowy jego układu krwiotwór­czego. Proces zasiedlania szpiku kostnego przez komórki hematopoetyczne (homing) jest wieloetapowy i obejmuje wiązanie tych komórek do komórek śródbłonka (endothelial cells – EC), ich migrację przez śródbłonek i kotwiczenie w niszach szpikowych [61]. Wzajemne oddziaływanie SDF-1/CXCR4 leży u podstaw homingu, jest więc podstawowe także dla przyjęcia się przeszczepu [41,61]. Szczegółowo proces ten przedstawiono na ryc. 8.

Ryc. 8. Mobilizacja i zasiedlanie (homing) hematopoetycznych komórek macierzystych (HSC) w niszach szpikowych. 1) Komórki HSC zakotwiczone są w niszach szpikowych przede wszystkim za pośrednictwem oddziaływań pomiędzy SDF-1 (nieustannie wytwarzanym przez komórki zrębu, SC) i jego receptorem, CXCR4, ekspresjonowanym na powierzchni komórek HSC. 2) Kliniczne podanie G-CSF skutkuje lokalną produkcją proteaz (MMP, elastaz i katepsyny G) przez leukocyty lub komórki zrębu (SC). Molekuły te zakłócają interakcje VLA-4/VCAM-1, c-Kit/SCF i CXCR4/SDF-1, degradując zarówno SDF-1 jak i jego receptor. 3) Brak mocowania do komórek zrębu w połączeniu z utratą aktywności SDF-1 promuje uwalnianie HSC do krwi obwodowej, skąd mogą zostać pozyskane w wyniku leukaferezy i podane biorcy. 4) SDF-1, wytwarzany przez komórki śródbłonka (endotelium, EC), ściąga komórki HSC do jego powierzchni. Wiązanie SDF-1 do CXCR4 indukuje aktywację integryn VLA-4 i LFA-1 i ich wiązanie z VCAM-1 i ICAM-1 (obecnymi na komórkach EC), przyczyniając się do silnej adhezji. 5) Zatrzymanie HSC przy powierzchni nabłonka endotelium i stymulacja polimeryzacji aktyny prowadzi do migracji HSC przez nabłonek. Pośredniczą w niej integryny VLA-4 i VLA-5 w obecności fibronektyny (Fn). 6) HSC ulegają następnie polaryzacji i migrują zgodnie z gradientem SDF-1 – który jest stale wytwarzany przez komórki zrębu (SC) – aż osiągną niszę hematopoetyczną. Migracja indukowana SDF-1 powiązana jest z obecnością CD44 – receptora kwasu hialuronowego (HA). 7) Kotwiczenie HSC w niszy szpikowej zależy głównie od interakcji z komórkami zrębu i macierzą zewnątrzkomórkową (Fn, HA) (na podstawie [20,41,61,79,81], zmodyfikowano)

Zasiedlanie hematopoetycznych komórek macierzystych w niszach szpikowych zależne jest przede wszystkim od ich interakcji z komórkami zrębu szpiku kostnego oraz z macierzą zewnątrzkomórkową. Proces ten podtrzymy­wany jest nieustannym wytwarzaniem czynnika SDF-1 przez komórki zrębu. Badania dowodzą, iż przedtran­splantacyjne traktowanie chemioterapią bądź radioterapią, a więc czynnikami indukującymi stan stresu, pobudza ko­mórki do wzmożonego wytwarzania przeciwzapalnej che­mokiny SDF-1, przyspieszając zasiedlanie przeszczepio­nych komórek [83].

Odzwierciedleniem procesu zasiedlania nisz szpikowych przez komórki CD34⁺ po przeszczepieniu jest odnowa he­matologiczna granulocytów i płytek krwi. Z tego też po­wodu przedmiotem naszych badań była również analiza zależności między polimorfizmem genów kodujących ta­kie białka jak SDF-1, jego receptor CXCR4 i receptor dla G-CSF oraz tempem odnowy hematologicznej po prze­szczepieniu PBPC.

Tempo odnowy granulocytów (liczba komórek >500/µl) i płytek krwi (>20×10³/µl) było szybsze u biorców autolo­gicznych przeszczepów PBPC z allelem A genu kodujące­go SDF-1 (rs1801157; 3’UTR-801 G>A) [42] lub nosicie­li niezmutowanego genu G-CSF (rs3917924) [10,40]. Nie stwierdziliśmy jednak wpływu mutacji w genie CXCR4 (rs2228014) na tempo odnowy hematologicznej u pacjen­tów poddanych autotransplantacji. Zaobserwowaliśmy na­tomiast związek tego polimorfizmu genu CXCR4 z tem­pem odnowy płytek krwi, które znacznie wzrasta u biorców alogenicznego przeszczepu posiadających przynajmniej je­den dziki allel T. Niezależny wpływ CXCR4-T na odnowę płytek potwierdzono wykonując wieloczynnikową analizę statystyczną, uwzględniającą takie czynniki jak wiek i płeć pacjenta, polimorfizm CXCR4 i liczbę przeszczepionych komórek CD34⁺ [9].

Medycyna regeneracyjna i inżynieria tkankowa

Stale pogłębiająca się wiedza z zakresu biologii komórki i dziedzin pokrewnych stwarza nowe możliwości regene­racji zniszczonych tkanek i narządów. Medycyna regene­racyjna i inżynieria tkankowa, wykorzystujące w tym celu komórki macierzyste, dają nadzieję na wyzdrowienie i nor­malne życie między innymi pacjentom cierpiącym na cu­krzycę, wrodzone choroby serca czy chorobę Parkinsona [38]. Miałoby to nastąpić przez podanie biorcy niezróż­nicowanych bądź też częściowo zróżnicowanych in vitro komórek, które w organizmie uległyby proliferacji i osta­tecznemu różnicowaniu do komórek uszkodzonych tkanek lub narządów, przyspieszając ich regenerację, zasklepia­jąc rany bądź też przejmując funkcję upośledzonych lub zniszczonych komórek.

Największym zainteresowaniem w tej dziedzinie cieszą się mezenchymalne komórki macierzyste (mesenchymal stem cells – MSC). Są to komórki multipotencjalne, zdolne do różnicowania w wiele typów komórek, na przykład oste­oblasty (kości), chondrocyty (tkanka chrzęstna), czy adypo­cyty (tkanka tłuszczowa). Izoluje się je głównie ze szpiku kostnego, jednak ich źródeł może być wiele. Co ciekawe, zestaw ekspresjonowanych na ich powierzchni białek może bardzo się różnić ze względu na źródło tych komórek czy też typ prowadzonej hodowli komórkowej. Na przykład an­tygen CD34⁺ nie jest obecny w hodowlach komórek MSC in vitro, jednak występuje na komórkach płodowych pocho­dzących z płuc oraz w świeżo pobranym szpiku kostnym [2]. Należy w tym miejscu zwrócić uwagę, iż opisano kilka linii komórek niehematopoetycznych, obecnych w materiale pobranym ze szpiku kostnego, z których każda charaktery­zuje się odmiennym fenotypem. Mezenchymalne komórki macierzyste oraz inna linia komórek, także wyizolowana ze szpiku kostnego (bardzo małe zarodkowopodobne ko­mórki macierzyste, very small embryonic like stem cells – VSEL), wykazują ekspresję CXCR4 [84]. Uważa się, iż dzięki obecności tego receptora powyższe komórki zdol­ne są do migracji zgodnie z gradientem stężenia SDF-1, uwalnianego przez uszkodzone tkanki.

Idealne do celów medycyny regeneracyjnej byłyby komórki pluripotencjalne (pluripotent stem cells – PSC), zdolne do różnicowania we wszystkie typy tkanek. Do takich komó­rek zalicza się komórki embrionalne, jednak ich pozyski­wanie z zarodków wiąże się z wieloma problemami natury etycznej. Z tego też względu trwają badania nad ich pozy­skaniem z tkanek osób dorosłych oraz nad odróżnicowa­niem zróżnicowanych już komórek. Uważa się, iż w pełni wykształconych tkankach można wciąż znaleźć przedsta­wicieli wielu linii komórkowych o mniejszym stopniu zróż­nicowania, w tym i komórki pluripotencjalne [84]. Wobec faktu, iż nie wykryto obecności PSC we wszystkich tkan­kach, większość badaczy skłania się ku teorii, zgodnie z którą komórki te są uwalniane do krwiobiegu w odpo­wiedzi na zniszczenie tkanek lub stan zapalny. Dzięki temu mogą migrować do miejsc, gdzie ich obecność jest koniecz­na do regeneracji uszkodzonych narządów. Stwierdzono podwyższoną liczbę niehematopoetycznych pluripoten­cjalnych komórek macierzystych w krwiobiegu po zawale serca, udarze mózgu, czy podczas uszkodzenia takich na­rządów jak wątroba, nerki oraz mięśnie [43,107]. Za po­wyższą migrację odpowiedzialne są najprawdopodobniej receptory chemokinowe ekspresjonowane na powierzchni komórek macierzystych, w tym także CXCR4.

Innymi komórkami mogącymi znaleźć zastosowanie w me­dycynie regeneracyjnej są komórki progenitorowe śród­błonka (endothelial progenitor cells – EPC). Stanowią one heterogenną subpopulację komórek izolowaną ze szpiku kostnego bądź krwi obwodowej. Zdolne są do różnicowa­nia w linie komórek śródbłonka. W odpowiedzi na uraz skutkujący niedokrwieniem uwalniane są ze szpiku kost­nego za pośrednictwem czynników wzrostu i cytokin, by następnie zasiedlić uszkodzone miejsce i stać się zacząt­kiem nowych naczyń krwionośnych [57]. Z tego też po­wodu ta linia komórek może być potencjalnie użyteczna w leczeniu niedokrwienia czy transporcie leków przeciw­rakowych (w obrębie nowotworowo zmienionej tkanki pro­ces angiogenezy zachodzi szczególnie intensywnie) [87]. Przykładem niech będą badania Grapensparra i wsp. [44], którzy zaproponowali użycie komórek progenitorowych śródbłonka jako części terapii leczenia cukrzycy typu 1. Schorzenie to, nazywane także cukrzycą insulinozależną, dotyka komórki β trzustki (wytwarzające insulinę), które są sukcesywnie niszczone przez układ immunologiczny cho­rego. Na skutek tego procesu metabolizm glukozy w or­ganizmie zastaje zaburzony. W zaproponowanej przez ba­daczy terapii komórki EPC, podane z innymi komórkami macierzystymi, miałyby zwiększyć unaczynienie trzustki, co z kolei wspomogłoby przeżycie i proliferację komórek β.

Podsumowanie

Receptor chemokinowy CXCR4 wraz ze swoim ligandem pełni ważne funkcje zarówno w procesach zachodzących w zdrowym organizmie, jak i w czasie choroby. Wykazano powiązanie szlaku SDF-1/CXCR4 z rozwojem wielu scho­rzeń, zarówno nowotworowych jak i nienowotworowych. Przykładem może być tu choćby zarażanie limfocytów T wirusem HIV, gdzie CXCR4 pełni funkcję koreceptora. Badania dowiodły, iż – spośród wszystkich receptorów ekspresjonowanych na komórkach rakowych – CXCR4 występuje w największej liczbie. Przekazanie sygnału za pośrednictwem tego receptora powoduje migrację komó­rek nowotworowych zgodnie z gradientem SDF-1 (a więc powstawanie przerzutów) oraz ich oporność na apoptozę indukowaną chemioterapią. Ważna funkcja, jaką szlak SDF-1/CXCR4 pełni w procesie rakotworzenia oraz w in­nych schorzeniach, skłania naukowców do poszukiwania nowych związków hamujących przekazywanie sygnału za pośrednictwem CXCR4.

Nie mniej znaczący jest udział szlaku SDF-1/CXCR4 w przeszczepianiu hematopoetycznych komórek macierzy­stych w przypadku osób z defektami procesu hematopo­ezy. Częściowa degradacja zarówno liganda jak i jego re­ceptora, inicjowana na skutek klinicznego podania G-CSF, prowadzi do uwalniania hematopoetycznych komórek pro­genitorowych z nisz szpikowych i ich migracji do krwio­biegu, skąd komórki te mogą zostać pozyskane w wyniku leukaferezy, a następnie podane biorcy. Powyższa metoda transplantacji komórek hematopoetycznych jest obecnie najpopularniejsza, jednak przeprowadzenie mobilizacji z wystarczającą wydajnością wciąż pozostaje problemem. Wnikliwe badania nad szlakami przekazywania sygnału po­przez parę SDF-1/CXCR4, a także analiza ekspresji genów obu tych białek oraz genu receptora dla G-CSF (CSF3R), mogłyby rzucić nowe światło na to zagadnienie i pomóc w optymalizacji procedur transplantacyjnych. Mamy na­dzieję, iż prowadzone przez nas badania nad polimorfi­zmem genów SDF-1, CXCR4, G-CSF oraz CSF3R, a także nad ekspresją powyższych białek u osób poddanych trans­plantacji hematopoetycznych komórek macierzystych oraz u zdrowych dawców, przyczynią się zarówno do lepszego zrozumienia procesów zachodzących podczas mobilizacji i homingu tych komórek, jak również pozwolą na ulepsze­nie procedur przeszczepowych. Zwiększyłoby to zarówno powodzenie przeszczepu, jak i komfort dawców.

PIŚMIENNICTWO

[1] Arakaki R., Tamamura H., Premanathan M., Kanbara K., Ramanan S., Mochizuki K., Baba M., Fujii N., Nakashima H.: T134, a small-molecule CXCR4 inhibitor, has no cross-drug resistance with AMD3100, a CXCR4 antagonist with a different structure. J. Virol., 1999; 73: 1719-1723
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[2] Bajek A., Olkowska J., Drewa T.: Mesenchymal stem cells as a therapeutic tool in tissue and organ regeneration. Postępy Hig. Med. Dośw., 2011; 65: 124-132
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[3] Balkwill F.: The significance of cancer cell expression of the chemokine receptor CXCR4. Semin. Cancer Biol., 2004; 14: 171-179
[PubMed]  

[4] Basak G.W., Jaksic O., Koristek Z., Mikala G., Basic-Kinda S., Mayer J., Masszi T., Giebel S., Labar B., Wiktor-Jedrzejczak W.: Haematopoietic stem cell mobilization with plerixafor and G-CSF in patients with multiple myeloma transplanted with autologous stem cells. Eur. J. Haematol., 2011; 86: 488-495
[PubMed]  

[5] Basak G.W., Knopinska-Posluszny W., Matuszak M., Kisiel E., Hawrylecka D., Szmigielska-Kaplon A., Urbaniak-Kujda D., Dybko J., Zielinska P., Dabrowska-Iwanicka A., Werkun J., Rzepecki P., Wroblewska W., Wiktor-Jedrzejczak W.: Hematopoietic stem cell mobilization with the reversible CXCR4 receptor inhibitor plerixafor (AMD3100)-Polish compassionate use experience. Ann. Hematol., 2011; 90: 557-568
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[6] Basak G.W., Mikala G., Koristek Z., Jaksic O., Basic-Kinda S., Cegledi A., Reti M., Masszi T., Mayer J., Giebel S., Hübel K., Labar B., Wiktor-Jedrzejczak W.: Plerixafor to rescue failing chemotherapy-based stem cell mobilization: it’s not too late. Leuk. Lymphoma, 2011; 52: 1711-1719
[PubMed]  

[7] Ben Nasr M., Reguaya Z., Berraies L., Maamar M., Ladeb S., Ben Othmen T., Mellouli F., Béjaoui M., Domenech J., Jenhani F.: Association of stromal cell-derived factor-1-3’A polymorphism to higher mobilization of hematopoietic stem cells CD34⁺ in Tunisian population. Transplant. Proc., 2011; 43: 635-638
[PubMed]  

[8] Blanco J., Barretina J., Henson G., Bridger G., De Clercq E., Clotet B., Esté J.A.: The CXCR4 antagonist AMD3100 efficiently inhibits cell-surface-expressed human immunodeficiency virus type 1 envelope-induced apoptosis. Antimicrob. Agents Chemother., 2000; 44: 51-56
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[9] Bogunia-Kubik K., Gębura K, Gieryng A, Lange A.: CXC chemokine receptor 4 gene polymorphism affects the haematological recovery after transplantation of peripheral blood progenitor cells. Bone Marrow Transplant., 2011; 46 (suppl. 1): S122 (P526)

[10] Bogunia-Kubik K., Gębura K., Gieryng A., Lange A.: Significance of the G-CSF receptor gene polymorphism in transplantation of autologous peripheral blood progenitor cells. XIV Congress of Polish Society of Experimental and Clinical Immunology, 16-18.06.2011; Gdańsk, Polska

[11] Bogunia-Kubik K., Gieryng A., Dlubek D, Lange A.: The CXCL12-3’A allele is associated with a higher mobilization yield of CD34 progenitors to the peripheral blood of healthy donors for allogeneic transplantation. Bone Marrow Transplant., 2009; 44: 273-278
[PubMed]  

[12] Bridger G.J., Skerlj R.T., Padmanabhan S., Martellucci S.A., Henson G.W., Struyf S., Witvrouw M., Schols D., De Clercq E.: Synthesis and structure-activity relationships of phenylenebis(methylene)-linked bis-azamacrocycles that inhibit HIV-1 and HIV-2 replication by antagonism of the chemokine receptor CXCR4. J. Med. Chem., 1999; 42: 3971-3981
[PubMed]  

[13] Broxmeyer H.E., Hangoc G., Cooper S., Bridger G.: ASH Annual Meeting, Orlando, Florida, USA, 7-11 December 2001. Abstracts, no. 3371. Blood, 2001; 98: 811a

[14] Busillo J.M., Benovic J.L.: Regulation of CXCR4 signaling. Biochim. Biophys. Acta, 2007; 1768: 952-963
[PubMed]  

[15] Calandra G., McCarty J., McGuirk J., Tricot G., Crocker S.A., Badel K., Grove B., Dye A., Bridger G.: AMD3100 plus G-CSF can successfully mobilize CD34⁺ cells from non-Hodgkin’s lymphoma, Hodgkin’s disease and multiple myeloma patients previously failing mobilization with chemotherapy and/or cytokine treatment: compassionate use data. Bone Marrow Transplant., 2008; 41: 331-338
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[16] Caprino L.A.: 1-Hydroxy-7-azabenzotriazole. An efficient peptide coupling additive. J. Am. Chem. Soc., 1993; 115: 4397-4398

[17] Caruz A., Samsom M., Alonso J.M., Alcami J., Baleux F., Virelizier J.L., Parmentier M., Arenzana-Seisdedos F.: Genomic organization and promoter characterization of human CXCR4 gene. FEBS Lett., 1998; 426: 271-278
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[18] Chang C.C., Chen S.C., Hsieh Y.H., Chen Y.C., Chen T.Y., Chu Y.H., Ma H.J., Chou M.C., Tsai H.T., Yang S.F.: Stromal cell-derived factor-1 but not its receptor, CXCR4, gene variants increase susceptibility and pathological development of hepatocellular carcinoma. Clin. Chem. Lab. Med., 2009; 47: 412-418
[PubMed]  

[19] Chang L., Karin M.: Mammalian MAP kinase signalling cascades. Nature, 2001; 410: 37-40
[PubMed]  

[20] Cottler-Fox M.H., Lapidot T., Petit I., Kollet O., DiPersio J.F., Link D., Devine S.: Stem cell mobilization. Hematology Am. Soc. Hematol. Educ. Program, 2003; 1: 419-437
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[21] Crump M.P., Gong J.H., Loetscher P., Rajarathnam K., Amara A., Arenzana-Seisdedos F., Virelizier J.L., Baggiolini M., Sykes B.D., Clark-Lewis I.: Solution structure and basis for functional activity of stromal cell-derived factor-1; dissociation of CXCR4 activation from binding and inhibition of HIV-1. EMBO J., 1997; 16: 6996-7007
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[22] Curnock A.P., Sotsios Y., Wright K.L., Ward S.G.: Optimal chemotactic responses of leukemic T cells to stromal cell-derived factor-1 requires the activation of both class IA and IB phosphoinositide 3-kinases. J. Immunol., 2003; 170: 4021-4030
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[23] Daelemans D., Schols D., Witvrouw M., Pannecouque C., Hatse S., van Dooren S., Hamy F., Klimkait T., de Clercq E., VanDamme A.M.: A second target for the peptoid Tat/transactivation response element inhibitor CGP64222: inhibition of human immunodeficiency virus replication by blocking CXC-chemokine receptor 4-mediated virus entry. Mol. Pharmacol., 2000; 57: 116-124
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[24] Dale D.C., Srour E.F., Broxmeyer H., Liles W.C., Badel K., Calandra G.: International Society of Hematology Meeting, Quebec, Canada, 5-9 July 2002. Abstracts

[25] De Clercq E.: Antiviral therapy for human immunodeficiency virus infections. Clin. Microbiol. Rev., 1995; 8: 200-239
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[26] De Clercq E.: Potential clinical applications of the CXCR4 antagonist bicyclam AMD3100. Mini Rev. Med. Chem., 2005; 5: 805-824
[PubMed]  

[27] De Clercq E.: The AMD3100 story: the path to the discovery of a stem cell mobilizer (Mozobil). Biochem. Pharmacol., 2009; 77: 1655-1664
[PubMed]  

[28] De Clercq E., Yamamoto N., Pauwels R., Baba M., Schols D., Nakashima H., Balzarini J., Debyser Z., Murrer B.A., Schwartz D., Thornton D., Bridger G., Fricker S., Henson G., Abrams M., Picker D.: Potent and selective inhibition of human immunodeficiency virus (HIV)-1 and HIV-2 replication by a class of bicyclams interacting with a viral uncoating event. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1992; 89: 5286-5290
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[29] De Vreese K., Reymen D., Griffin P., Steinkasserer A., Werner G., Bridger G.J., Esté J., James W., Henson G.W., Desmyter J., Anné J., De Clercq I.: The bicyclams, a new class of potent human immunodeficiency virus inhibitors, block viral entry after binding. Antiviral Res., 1996; 29: 209-219
[PubMed]  

[30] Dealwis C., Fernandez E.J., Thompson D.A., Simon R.J., Siani M.A., Lolis E.: Crystal structure of chemically synthesized [N33A] stromal cell-derived factor 1α, a potent ligand for the HIV-1 “fusin” coreceptor. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1998; 95: 6941-6946
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[31] DiPersio J.F., Micallef I.N., Stiff P.J., Bolwell B.J., Maziarz R.T., Jacobsen E., Nademanee A., McCarty J., Bridger G., Calandra G.: Phase III prospective randomized double-blind placebo-controlled trial of plerixafor plus granulocyte colony-stimulating factor compared with placebo plus granulocyte colony-stimulating factor for autologous stem-cell mobilization and transplantation for patients with non-Hodgkin’s lymphoma. J. Clin. Oncol., 2009; 27: 4767-4773
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[32] DiPersio J.F., Stadtmauer E.A., Nademanee A., Micallef I.N., Stiff P.J., Kaufman J.L., Maziarz R.T., Hosing C., Früehauf S., Horwitz M., Cooper D., Bridger G., Calandra G.: Plerixafor and G-CSF versus placebo and G-CSF to mobilize hematopoietic stem cells for autologous stem cell transplantation in patients with multiple myeloma. Blood, 2009; 113: 5720-5726
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[33] Donzella G.A., Schols D., Lin S.W., Esté J.A., Nagashima K.A., Maddon P.J., Allaway G.P., Sakmar T.P., Henson G., De Clercq E., Moore J.P.: AMD3100, a small molecule inhibitor of HIV-1 entry via the CXCR4 co-receptor. Nat. Med., 1998; 4: 72-77
[PubMed]  

[34] Doranz B.J., Filion L.G., Diaz-Mitoma F., Sitar D.S., Sahai J., Baribaud F., Orsini M.J., Benovic J.L., Cameron W., Doms R.W.: Safe use of the CXCR4 inhibitor ALX40-4C in humans. AIDS Res. Hum. Retroviruses, 2001; 17: 475-486
[PubMed]  

[35] Doranz B.J., Grovit-Ferbas K., Sharron M.P., Mao S.H., Goetz M.B., Daar E.S., Doms R.W., O’Brien W.A.: A small-molecule inhibitor directed against the chemokine receptor CXCR4 prevents its use as an HIV-1 coreceptor. J. Exp. Med., 1997; 186: 1395-1400
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[36] Dürig J., Schmücker U., Dührsen U.: Differential expression of chemokine receptors in B-cell malignancies. Leukemia, 2001; 15: 752-756
[PubMed]  

[37] Faber A., Roderburg C., Wein F., Saffrich R., Seckinger A., Horsch K., Diehlmann A., Wong D., Bridger G., Eckstein V., Ho A.D., Wagner W.: The many facets of SDF-1α, CXCR4 agonists and antagonists on hematopoietic progenitor cells. J. Biomed. Biotechnol., 2007; 2007: 26065
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[38] Gage F.H., Verma I.M.: Stem cells at the dawn of the 21^st century. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2003; 100 (Suppl. 1): 11817-11818
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[39] Gerlach L.O., Skerlj R.T., Bridger G.J., Schwartz T.W.: Molecular interactions of cyclam and bicyclam non-peptide antagonists with the CXCR4 chemokine receptor. J. Biol. Chem., 2001; 276: 14153-14160
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[40] Gębura K., Gieryng A., Lange A., Bogunia-Kubik K.: Genetic variant of the G-CSF receptor gene is associated with lower mobilization potential and slower recovery of granulocytes after transplantation of autologous peripheral blood progenitor cells (w druku)

[41] Gieryng A., Bogunia-Kubik K.: Znaczenie interakcji między SDF-1 i CXCR4 w hematopoezie i mobilizacji macierzystych komórek hematopoetycznych do krwi obwodowej. Postępy Hig. Med. Dośw., 2007; 61: 369-383
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[42] Gieryng A., Bogunia-Kubik K., Lange A.: CXCL12 gene polymorphism and hematologic recovery after transplantation of peripheral blood progenitor cells. Transplant. Proc., 2010; 42: 3280-3283
[PubMed]  

[43] Gomperts B.N., Belperio J.A., Rao P.N., Randell S.H., Fishbein M.C., Burdick M.D., Strieter R.M.: Circulating progenitor epithelial cells traffic via CXCR4/CXCL12 in response to airway injury. J. Immunol., 2006; 176: 1916-1927
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[44] Grapensparr L., Olerud J., Vasylovska S., Carlsson P.O.: The therapeutic role of endothelial progenitor cells in Type 1 diabetes mellitus. Regen. Med., 2011; 6: 599-605
[PubMed]  

[45] Hartmann T.N., Burger J.A., Glodek A., Fujii N., Burger M.: CXCR4 chemokine receptor and integrin signaling co-operate in mediating adhesion and chemoresistance in small cell lung cancer (SCLC) cells. Oncogene, 2005; 24: 4462-4471
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[46] Hatse S., Princen K., Bridger G., De Clercq E., Schols D.: Chemokine receptor inhibition by AMD3100 is strictly confined to CXCR4. FEBS Lett., 2002; 527: 255-262
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[47] Hatse S., Princen K., Gerlach L.O., Bridger G., Henson G., De Clercq E., Schwartz T.W., Schols D.: Mutation of Asp(171) and Asp(262) of the chemokine receptor CXCR4 impairs its coreceptor function for human immunodeficiency virus-1 entry and abrogates the antagonistic activity of AMD3100. Mol. Pharmacol., 2001; 60: 164-173
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[48] Hendrix C.W., Flexner C., MacFarland R.T., Giandomenico C., Fuchs E.J., Redpath E., Bridger G., Henson G.W.: Pharmacokinetics and safety of AMD-3100, a novel antagonist of the CXCR-4 chemokine receptor, in human volunteers. Antimicrob. Agents Chemother., 2000; 44: 1667-1673
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[49] Heveker N., Montes M., Germeroth L., Amara A., Trautmann A., Alizon M., Schneider-Mergener J.: Dissociation of the signalling and antiviral properties of SDF-1-derived small peptides. Curr. Biol., 1998; 8: 369-376
[PubMed]  

[50] Heveker N., Tissot M., Thuret A., Schneider-Mergener J., Alizon M., Roch M., Marullo S.: Pharmacological properties of peptides derived from stromal cell-derived factor 1: study on human polymorphonuclear cells. Mol. Pharmacol., 2001; 59: 1418-1425
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[51] Ichiyama K., Yokoyama-Kumakura S., Tanaka Y., Tanaka R., Hirose K., Bannai K., Edamatsu T., Yanaka M., Niitani Y., Miyano-Kurosaki N., Takaku H., Koyanagi Y., Yamamoto N.: A duodenally absorbable CXC chemokine receptor 4 antagonist, KRH-1636, exhibits a potent and selective anti-HIV-1 activity. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2003; 100: 4185-4190
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[52] Juarez J., Bendall L.: SDF-1 and CXCR4 in normal and malignant hematopoiesis. Histol. Histopathol., 2004; 19: 299-309
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[53] Juarez J., Bradstock K.F., Gottlieb D.J., Bendall L.J.: Effects of inhibitors of the chemokine receptor CXCR4 on acute lymphoblastic leukemia cells in vitro. Leukemia, 2003; 17: 1294-1300
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[54] Kalatskaya I., Berchiche Y.A., Gravel S., Limberg B.J., Rosenbaum J.S., Heveker N.: AMD3100 is a CXCR7 ligand with allosteric agonist properties. Mol. Pharmacol., 2009; 75: 1240-1247
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[55] Kato M., Kitayama J., Kazama S., Nagawa H.: Expression pattern of CXC chemokine receptor-4 is correlated with lymph node metastasis in human invasive ductal carcinoma. Breast Cancer Res., 2003; 5: R144-R150
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[56] Kayali A., Van Gunst K., Campbell I.L., Stotland A., Kritzik M., Liu G., Flodström-Tullberg M., Zhang Y.Q., Sarvetnick N.: The stromal cell-derived factor-1α/CXCR4 ligand-receptor axis is critical for progenitor survival and migration in the pancreas. J. Cell Biol., 2003; 163: 859-869
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[57] Khoo C.P., Pozzilli P., Alison M.R.: Endothelial progenitor cells and their potential therapeutic applications. Regen. Med., 2008; 3: 863-876
[PubMed]  

[58] Kim H.Y., Hwang J.Y., Oh Y.S., Kim S.W., Lee H.J., Yun H.J., Kim S., Yang Y.J., Jo D.Y.: Differential effects of CXCR4 antagonists on the survival and proliferation of myeloid leukemia cells in vitro. Korean J. Hematol., 2011; 46: 244-252
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[59] Koshiba T., Hosotani R., Miyamoto Y., Ida J., Tsuji S., Nakajima S., Kawaguchi M., Kobayashi H., Doi R., Hori T., Fujii N., Imamura M.: Expression of stromal cell-derived factor 1 and CXCR4 ligand receptor system in pancreatic cancer: a possible role for tumor progression. Clin. Cancer Res., 2000; 6: 3530-3535
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[60] Kryczek I., Lange A., Mottram P., Alvarez X., Cheng P., Hogan M., Moons L., Wei S., Zou L., Machelon V., Emilie D., Terrassa M., Lackner A., Curiel T.J., Carmeliet P., Zou W.: CXCL12 and vascular endothelial growth factor synergistically induce neoangiogenesis in human ovarian cancers. Cancer Res., 2005; 65: 465-472
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[61] Lataillade J.J., Domenech J., Le Bousse-Kerdiles M.C.: Stromal cell-derived factor-1 (SDF-1)\CXCR4 couple plays multiple roles on haematopoietic progenitors at the border between the old cytokine and new chemokine worlds: survival, cell cycling and trafficking. Eur. Cytokine Netw., 2004; 15: 177-188
[PubMed]  

[62] Li W., Gomez E., Zhang Z.: Immunohistochemical expression of stromal cell-derived factor-1 (SDF-1) and CXCR4 ligand receptor system in hepatocellular carcinoma. J. Exp. Clin. Cancer Res., 2007; 26: 527-533
[PubMed]  

[63] Li Y.M., Pan Y., Wei Y., Cheng X., Zhou B.P., Tan M., Zhou X., Xia W., Hortobagyi G.N., Yu D., Hung M.C.: Upregulation of CXCR4 is essential for HER2-mediated tumor metastasis. Cancer Cell, 2004; 6: 459-469
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[64] Liles W.C., Broxmeyer H.E., Rodger E., Hubel K., Cooper S., Hangoc G., Bridger G.J., Henson G.W., Calandra G., Dale D.C.: ASH Annual Meeting, Orlando, Florida, USA, 7-11 December 2001. Abstracts, no. 3071. Blood, 2001; 98: 737a

[65] Liles W.C., Rodger E., Broxmeyer H.E., Srour E.F., Dehner C., Badel K., Calandra G., Christensen J., Wood B.: ASH Annual Meeting, Philadelphia, Pennsylvania, USA, 6-10 December 2002. Abstracts, no. 404. Blood, 2002; 100: 109a

[66] Liu H., Pan Z., Li A., Fu S., Lei Y., Sun H., Wu M., Zhou W.: Roles of chemokine receptor 4 (CXCR4) and chemokine ligand 12 (CXCL12) in metastasis of hepatocellular carcinoma cells. Cell. Mol. Immunol., 2008; 5: 373-378
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[67] Loetscher P., Gong J.H., Dewald B., Baggiolini M., Clark-Lewis I.: N-terminal peptides of stromal cell-derived factor-1 with CXC chemokine receptor 4 agonist and antagonist activities. J. Biol. Chem., 1998; 273: 22279-22283
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[68] Lukacs N.W., Berlin A., Schols D., Skerlj R.T., Bridger G.J.: AMD3100, a CxCR4 antagonist, attenuates allergic lung inflammation and airway hyperreactivity. Am. J. Pathol., 2002; 160: 1353-1360
[PubMed]  

[69] Luker K.E., Luker G.D.: Functions of CXCL12 and CXCR4 in breast cancer. Cancer Lett., 2006; 238: 30-41
[PubMed]  

[70] Luo J., Luo Z., Zhou N., Hall J.W., Huang Z.: Attachment of C-terminus of SDF-1 enhances the biological activity of its N-terminal peptide. Biochem. Biophys. Res. Commun., 1999; 264: 42-47
[PubMed]  

[71] Martin-Antonio B., Carmona M., Falantes J., Gil E., Baez A., Suarez M., Marin P., Espigado I., Urbano-Ispizua A.: Impact of constitutional polymorphisms in VCAM1 and CD44 on CD34⁺ cell collection yield after administration of granulocyte colony-stimulating factor to healthy donors. Haematologica, 2011; 96: 102-109
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[72] Mbemba E., Gluckman J.C., Gattegno L.: Glycan and glycosaminoglycan binding properties of stromal cell-derived factor (SDF)-1α. Glycobiology, 2000; 10: 21-29
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[73] Mirshahi F., Pourtau J., Li H., Muraine M., Trochon V., Legrand E., Vannier J., Soria J., Vasse M., Soria C.: SDF-1 activity on microvascular endothelial cells: consequences on angiogenesis in in vitro and in vivo models. Thromb. Res., 2000; 99: 587-594
[PubMed]  

[74] Miyata T., Tokunaga F., Yoneya T., Yoshikawa K., Iwanaga S., Niwa M., Takao T., Shimonishi Y.: Antimicrobial peptides, isolated from horseshoe crab hemocytes, tachyplesin II, and polyphemusins I and II: chemical structures and biological activity. J. Biochem., 1989; 106: 663-668
[PubMed]  

[75] Möhle R., Bautz F., Rafii S., Moore M.A., Brugger W., Kanz L.: The chemokine receptor CXCR-4 is expressed on CD34⁺ hematopoietic progenitors and leukemic cells and mediates transendothelial migration induced by stromal cell-derived factor-1. Blood, 1998; 91: 4523-4530
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[76] Möhle R., Schittenhelm M., Failenschmid C., Bautz F., Kratz-Albers K., Serve H., Brugger W., Kanz L.: Functional response of leukaemic blasts to stromal cell-derived factor-1 correlates with preferential expression of the chemokine receptor CXCR4 in acute myelomonocytic and lymphoblastic leukaemia. Br. J. Haematol., 2000; 110: 563-572
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[77] Nagasawa T., Hirota S., Tachibana K., Takakura N., Nishikawa S., Kitamura Y., Yoshida N., Kikutani H., Kishimoto T.: Defects of B-cell lymphopoiesis and bone-marrow myelopoiesis in mice lacking the CXC chemokine PBSF/SDF-1. Nature, 1996; 382: 635-638
[PubMed]  

[78] Nanki T., Hayashida K., El-Gabalawy H.S., Suson S., Shi K., Girschick H.J., Yavuz S., Lipsky P.E.: Stromal cell-derived factor-1-CXC chemokine receptor 4 interactions play a central role in CD4⁺ T cell accumulation in rheumatoid arthritis synovium. J. Immunol., 2000; 165: 6590-6598
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[79] Netelenbos T., Zuijderduijn S., Van Den Born J., Kessler F.L., Zweegman S., Huijgens P.C., Dräger A.M.: Proteoglycans guide SDF-1-induced migration of hematopoietic progenitor cells. J. Leukoc. Biol., 2002; 72: 353-362
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[80] Paul S., Mancuso P., Rabascio C., Gobbi A., Capillo M., Pruneri G., Martinelli G., Fricker S., Bridger G., Bertolini F.: ASH Annual Meeting, Philadelphia, Pennsylvania, USA, 6-10 December 2002. Abstracts, no. 2276. Blood, 2002; 100: 579a

[81] Peled A., Grabovsky V., Habler L., Sandbank J., Arenzana-Seisdedos F., Petit I., Ben-Hur H., Lapidot T., Alon R.: The chemokine SDF-1 stimulates integrin-mediated arrest of CD34⁺ cells on vascular endothelium under shear flow. J. Clin. Invest., 1999; 104: 1199-1211
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[82] Peng S.B., Peek V., Zhai Y., Paul D.C., Lou Q., Xia X., Eessalu T., Kohn W., Tang S.: Akt activation, but not extracellular signal-regulated kinase activation, is required for SDF-1α/CXCR4-mediated migration of epitheloid carcinoma cells. Mol. Cancer Res., 2005; 3: 227-236
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[83] Ponomaryov T., Peled A., Petit I., Taichman R.S., Habler L., Sandbank J., Arenzana-Seisdedos F., Magerus A., Caruz A., Fujii N., Nagler A., Lahav M., Szyper-Kravitz M., Zipori D., Lapidot T.: Induction of the chemokine stromal-derived factor-1 following DNA damage improves human stem cell function. J. Clin. Invest., 2000; 106: 1331-1339
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[84] Ratajczak M.Z., Zuba-Surma E.K., Wysoczynski M., Wan W., Ratajczak J., Wojakowski W., Kucia M.: Hunt for pluripotent stem cell – regenerative medicine search for almighty cell. J. Autoimmun., 2008; 30: 151-162
[PubMed]  

[85] Rempel S.A., Dudas S., Ge S., Gutiérrez J.A.: Identification and localization of the cytokine SDF1 and its receptor, CXC chemokine receptor 4, to regions of necrosis and angiogenesis in human glioblastoma. Clin. Cancer Res., 2000; 6: 102-111
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[86] Rombouts E.J., Pavic B., Löwenberg B., Ploemacher R.E.: Relation between CXCR-4 expression, Flt3 mutations, and unfavorable prognosis of adult acute myeloid leukemia. Blood, 2004; 104: 550-557
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[87] Roncalli J.G., Tongers J., Renault M.A., Losordo D.W.: Endothelial progenitor cells in regenerative medicine and cancer: a decade of research. Trends Biotechnol., 2008; 26: 276-283
[PubMed]  

[88] Rozenbaum W., Dormont D., Spire B., Vilmer E., Gentilini M., Griscelli C., Montagnier L., Barre-Sinoussi F., Chermann J.C.: Antimoniotungstate (HPA 23) treatment of three patients with AIDS and one with prodrome. Lancet, 1985; 325: 450-451
[PubMed]  

[89] Sachpatzidis A., Benton B.K., Manfredi J.P., Wang H., Hamilton A., Dohlman H.G., Lolis E.: Identification of allosteric peptide agonists of CXCR4. J. Biol. Chem., 2003; 278: 896-907
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[90] Schols D., Claes S., De Clercq E., Hendrix C., Bridger G., Calandra G., Henson G., Fransen S., Huang W., Whitcomb J.M., Petropoulos C.J.; AMD-3100 HIV Study Group: AMD-3100, a CXCR4 antagonist, reduced HIV viral load and X4 virus levels in humans. 9th Conference on Retroviruses and Opportunistic Infections, Seattle, Washington, USA, 24-28 February 2002. Abstracts, pp. 53, no. 2
[Abstract]  

[91] Schols D., Claes S., Hatse S., Princen K., Vermeire K., De Clercq E., Skerlj R., Bridger G., Calandra G.: Anti-HIV activity profile of AMD070, an orally bioavailable CXCR4 antagonist. Antiviral Res., 2003; 57: A39. Abstracts of the 16^th International Conference on Antiviral Research. Savannah, Georgia, USA, 27 April – 1 May 2003, A39, Abstract No. 2
[PubMed]  

[92] Schols D., De Clercq E.: The simian immunodeficiency virus mnd(GB-1) strain uses CXCR4, not CCR5, as coreceptor for entry in human cells. J. Gen. Virol., 1998; 79: 2203-2205
[PubMed]  

[93] Schols D., Esté J.A., Henson G., De Clercq E.: Bicyclams, a class of potent anti-HIV agents, are targeted at the HIV coreceptor fusin/CXCR-4. Antiviral Res., 1997; 35: 147-156
[PubMed]  

[94] Schols D., Struyf S., Van Damme J., Esté J.A., Henson G., De Clercq E.: Inhibition of T-tropic HIV strains by selective antagonization of the chemokine receptor CXCR4. J. Exp. Med., 1997; 186: 1383-1388
[PubMed]  

[95] Schrader A.J., Lechner O., Templin M., Dittmar K.E., Machtens S., Mengel M., Probst-Kepper M., Franzke A., Wollensak T., Gatzlaff P., Atzpodien J., Buer J., Lauber J.: CXCR4/CXCL12 expression and signalling in kidney cancer. Br. J. Cancer, 2002; 86: 1250-1256
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[96] Scotton C.J., Wilson J.L., Milliken D., Stamp G., Balkwill F.R.: Epithelial cancer cell migration: a role for chemokine receptors? Cancer Res., 2001; 61: 4961-4965
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[97] Song R., Witvrouw M., Schols D., Robert A., Balzarini J., De Clercq E., Bernadou J., Meunier B.: Anti-HIV activities of anionic metalloporphyrins and related compounds. Antiviral Chem. Chemother., 1997; 8: 85-97
[Full Text PDF]  

[98] Sutton A., Friand V., Brulé-Donneger S., Chaigneau T., Ziol M., Sainte-Catherine O., Poiré A., Saffar L., Kraemer M., Vassy J., Nahon P., Salzmann J.L., Gattegno L., Charnaux N.: Stromal cell-derived factor-1/chemokine (C-X-C motif) ligand 12 stimulates human hepatoma cell growth, migration, and invasion. Mol. Cancer Res., 2007; 5: 21-33
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[99] Tamamura H., Omagari A., Hiramatsu K., Gotoh K., Kanamoto T., Xu Y., Kodama E., Matsuoka M., Hattori T., Yamamoto N., Nakashima H., Otaka A., Fujii N.: Development of specific CXCR4 inhibitors possessing high selectivity indexes as well as complete stability in serum based on an anti-HIV peptide T140. Bioorg. Med. Chem. Lett., 2001; 11: 1897-1902
[PubMed]  

[100] Tamamura H., Omagari A., Oishi S., Kanamoto T., Yamamoto N., Peiper S.C., Nakashima H., Otaka A., Fujii N.: Pharmacophore identification of a specific CXCR4 inhibitor, T140, leads to development of effective anti-HIV agents with very high selectivity indexes. Bioorg. Med. Chem. Lett., 2000; 10: 2633-2637
[PubMed]  

[101] Tamamura H., Xu Y., Hattori T., Zhang X., Arakaki R., Kanbara K., Omagari A., Otaka A., Ibuka T., Yamamoto N., Nakashima H., Fujii N.: A low-molecular-weight inhibitor against the chemokine receptor CXCR4: a strong anti-HIV peptide T140. Biochem. Biophys. Res. Commun., 1998; 253: 877-882
[PubMed]  

[102] Teng Y.H., Liu T.H., Tseng H.C., Chung T.T., Yeh C.M., Li Y.C., Ou Y.H., Lin L.Y., Tsai H.T., Yang S.F.: Contribution of genetic polymorphisms of stromal cell-derived factor-1 and its receptor, CXCR4, to the susceptibility and clinicopathologic development of oral cancer. Head Neck, 2009; 31: 1282-1287
[PubMed]  

[103] Tudan C., Willick G.E., Chahal S., Arab L., Law P., Salari H., Merzouk A.: C-terminal cyclization of an SDF-1 small peptide analogue dramatically increases receptor affinity and activation of the CXCR4 receptor. J. Med. Chem., 2002; 45: 2024-2031
[PubMed]  

[104] Wegner S.A., Ehrenberg P.K., Chang G., Dayhoff D.E., Sleeker A.L., Michael N.L.: Genomic organization and functional characterization of the chemokine receptor CXCR4, a major entry co-receptor for human immunodeficiency virus type 1. J. Biol. Chem., 1998; 273: 4754-4760
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[105] Zhao F.L., Guo W.: Expression of stromal derived factor-1 (SDF-1) and chemokine receptor (CXCR4) in bone metastasis of renal carcinoma. Mol. Biol. Rep., 2011; 38: 1039-1045
[PubMed]  

[106] Zou Y.R., Kottmann A.H., Kuroda M., Taniuchi I., Littman D.R.: Function of the chemokine receptor CXCR4 in haematopoiesis and in cerebellar development. Nature, 1998; 393: 595-599
[PubMed]  

[107] Zuba-Surma E.K., Kucia M., Ratajczak J., Ratajczak M.Z.: “Small stem cells” in adult tissues: very small embryonic-like stem cells stand up! Cytometry A, 2009; 75: 4-13
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

Autorki deklarują brak potencjalnych konfliktów interesów.

Full text