Sel punca hematopoietik

Sel punca hematopoietik (HSC), seperti sel progenitor mesenkimal, dicirikan oleh multipotensi dan menghasilkan garis sel, yang elemen akhirnya membentuk elemen darah, serta sejumlah sel jaringan khusus dari sistem imun.

Hipotesis tentang keberadaan prekursor umum semua sel darah, serta istilah "sel induk" itu sendiri, adalah milik A. Maksimov (1909). Potensi pembentukan massa seluler di HSC sangat besar - sel induk sumsum tulang setiap hari menghasilkan 10 sel yang membentuk elemen darah tepi. Fakta keberadaan sel induk hematopoietik ditetapkan pada tahun 1961 dalam percobaan tentang pemulihan hematopoiesis pada tikus yang menerima dosis mematikan iradiasi radioaktif yang menghancurkan sel induk sumsum tulang. Setelah transplantasi sel sumsum tulang singeneik ke hewan yang diradiasi mematikan tersebut, fokus hematopoiesis diskrit ditemukan di limpa penerima, yang sumbernya adalah sel prekursor klonogenik tunggal.

Kemudian kemampuan sel induk hematopoietik untuk pemeliharaan diri, menyediakan fungsi hematopoiesis dalam proses ontogenesis, terbukti. Dalam proses perkembangan embrio, HSC dibedakan oleh aktivitas migrasi yang tinggi, yang diperlukan untuk pergerakannya ke zona pembentukan organ hematopoietik. Properti HSC ini juga dipertahankan dalam ontogenesis - karena migrasi konstannya, pembaruan permanen kumpulan sel imunokompeten terjadi. Kemampuan HSC untuk bermigrasi, menembus penghalang histohematik, berimplantasi dalam jaringan dan pertumbuhan klonogenik menjadi dasar untuk transplantasi sel sumsum tulang pada sejumlah penyakit yang terkait dengan patologi sistem hematopoietik.

Seperti semua sumber sel punca, sel punca hematopoietik hadir dalam ceruknya (sumsum tulang) dalam jumlah yang sangat kecil, yang menyebabkan kesulitan tertentu dalam isolasinya. Secara imunofenotip, HSC manusia dicirikan sebagai sel NK CD34+ yang mampu bermigrasi ke dalam aliran darah dan mengisi organ-organ sistem imun atau mengisi kembali stroma sumsum tulang. Harus dipahami dengan jelas bahwa HSC bukanlah sel sumsum tulang yang paling tidak matang, tetapi berasal dari prekursor, yang meliputi sel CD34-negatif seperti fibroblas yang tidak aktif. Telah ditetapkan bahwa sel dengan fenotipe CD34 mampu memasuki aliran darah umum, di mana mereka mengubah fenotipe mereka menjadi CD34+, tetapi setelah migrasi balik ke dalam sumsum tulang, di bawah pengaruh lingkungan mikro, mereka kembali menjadi elemen sel punca CD34-negatif. Dalam keadaan istirahat, sel CD34~ tidak merespons sinyal pengatur parakrin stroma (faktor pertumbuhan, sitokin). Namun, dalam situasi yang memerlukan peningkatan intensitas hematopoiesis, sel punca dengan fenotipe CD34 merespons sinyal diferensiasi dengan membentuk sel progenitor hematopoietik dan mesenkimal. Hematopoiesis terjadi melalui kontak langsung HSC dengan elemen seluler stroma sumsum tulang, yang diwakili oleh jaringan kompleks makrofag, sel endotel retikuler, osteoblas, fibroblas stroma, dan matriks ekstraseluler. Basis stroma sumsum tulang bukan hanya matriks atau "kerangka" untuk jaringan hematopoietik; ia melakukan regulasi hematopoiesis yang baik karena sinyal regulasi parakrin dari faktor pertumbuhan, sitokin, dan kemokin, dan juga menyediakan interaksi adhesif yang diperlukan untuk pembentukan sel darah.

Dengan demikian, sistem hematopoiesis yang terus memperbarui didasarkan pada sel induk hematopoietik polipoten (dari sudut pandang hematopoiesis) yang mampu mempertahankan diri dalam jangka panjang. Dalam proses komitmen, HSC mengalami diferensiasi primer dan membentuk klon sel yang berbeda dalam karakteristik sitomorfologi dan imunofenotipik. Pembentukan berurutan sel progenitor primitif dan berkomitmen berakhir dengan pembentukan sel progenitor yang dapat diidentifikasi secara morfologis dari berbagai garis hematopoietik. Hasil dari tahap selanjutnya dari proses hematopoiesis multi-tahap yang kompleks adalah pematangan sel dan pelepasan elemen terbentuk yang matang ke dalam darah tepi - eritrosit, leukosit, limfosit, dan trombosit.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Sumber sel induk hematopoietik

Sel punca hematopoietik dianggap sebagai sumber sel punca yang paling banyak dipelajari, yang sebagian besar disebabkan oleh penggunaan klinisnya dalam transplantasi sumsum tulang. Sekilas, cukup banyak yang diketahui tentang sel-sel ini. Sampai batas tertentu, ini benar, karena keturunan HSC intermediet dan matang adalah elemen seluler yang paling mudah diakses, yang masing-masing (eritrosit, leukosit, limfosit, monosit/makrofag dan trombosit) telah dipelajari dengan cermat di semua tingkatan - dari mikroskop cahaya hingga elektron, dari karakteristik biokimia dan imunofenotipik hingga identifikasi dengan metode analisis PCR. Namun, pemantauan parameter morfologi, ultrastruktural, biokimia, imunofenotipik, biofisik dan genomik HSC belum memberikan jawaban atas banyak masalah yang bermasalah, yang solusinya diperlukan untuk pengembangan transplantasi sel. Mekanisme stabilisasi sel induk hematopoietik dalam keadaan tidak aktif, aktivasinya, masuk ke tahap pembelahan simetris atau asimetris, dan yang paling penting, komitmen terhadap pembentukan elemen darah yang berbeda secara fungsional seperti eritrosit, leukosit, limfosit, dan trombosit belum ditetapkan.

Kehadiran sel-sel dengan fenotipe CD34 di sumsum tulang, yang merupakan progenitor dari sel punca mesenkimal dan hematopoietik, menimbulkan pertanyaan tentang keberadaan prekursor paling awal dari diferensiasi seluler menjadi garis keturunan stroma dan hematopoietik, yang dekat dengan sel-sel CD34-negatif. Yang disebut sel inisiasi kultur jangka panjang (LTC-IC) diperoleh dengan menggunakan metode kultivasi jangka panjang. Umur sel-sel prekursor tersebut dengan aktivitas pembentuk koloni pada basis stroma sumsum tulang dengan kombinasi faktor pertumbuhan tertentu melebihi 5 minggu, sedangkan viabilitas unit pembentuk koloni yang berkomitmen (CFU) dalam kultur hanya 3 minggu. Saat ini, LTC-IC dianggap sebagai analog fungsional HSC, karena dengan potensi repopulasi yang tinggi, sekitar 20% LTC-IC dicirikan oleh fenotipe CD34+CD38- dan menunjukkan kapasitas tinggi untuk pembaruan diri. Sel-sel tersebut ditemukan dalam sumsum tulang manusia dengan frekuensi 1:50.000. Akan tetapi, sel-sel inisiasi myeloid-limfoid, yang diperoleh dalam kondisi kultivasi jangka panjang (15 minggu), harus diakui sebagai yang paling dekat dengan HSC. Sel-sel tersebut, yang disebut LTC, termasuk di antara sel-sel sumsum tulang otak manusia yang ditemukan 10 kali lebih jarang daripada LTC-IC dan membentuk garis sel dari garis keturunan hematopoietik myeloid dan limfoid.

Meskipun pelabelan sel punca hematopoietik dengan antibodi monoklonal diikuti dengan identifikasi imunofenotipik merupakan metode utama untuk pengenalan dan penyortiran selektif sel hematopoietik dengan potensi sel punca, aplikasi klinis dari HSC yang diisolasi dengan cara ini terbatas. Pemblokiran reseptor CD34 atau antigen penanda lainnya dengan antibodi selama penyortiran imunopositif pasti akan mengubah sifat sel yang diisolasi dengan bantuannya. Isolasi imunonegatif HSC pada kolom magnetik dianggap lebih disukai. Namun, dalam kasus ini, antibodi monoklonal yang difiksasi pada pembawa logam biasanya digunakan untuk penyortiran. Selain itu, yang penting, kedua metode isolasi HSC didasarkan pada karakteristik fenotipik daripada karakteristik fungsional. Oleh karena itu, banyak peneliti lebih suka menggunakan analisis parameter klonogenik HSC, yang memungkinkan tingkat kematangan dan arah diferensiasi sel progenitor ditentukan oleh ukuran dan komposisi koloni. Diketahui bahwa selama proses komitmen, jumlah sel dan jenisnya dalam koloni berkurang. Sel induk hematopoietik dan sel anak awalnya, yang disebut “unit pembentuk koloni granulosit-eritrosit-monosit-megakariosit” (CFU-GEMM), membentuk koloni multigaris keturunan besar dalam kultur yang masing-masing mengandung granulosit, eritrosit, monosit, dan megakariosit. Unit pembentuk koloni granulosit-monosit (CFU-GM), yang terletak di hilir sepanjang garis komitmen, membentuk koloni granulosit dan makrofag, dan unit pembentuk koloni granulosit (CFU-G) hanya membentuk koloni kecil granulosit dewasa. Prekursor eritrosit awal, unit pembentuk eritrosit yang meledak (CFU-E), merupakan sumber koloni eritrosit besar, dan unit pembentuk koloni eritrosit yang lebih dewasa (CFU-E) merupakan sumber koloni eritrosit kecil. Secara umum, ketika sel tumbuh pada media semi padat, sel dapat diidentifikasi yang membentuk enam jenis koloni myeloid: CFU-GEMM, CFU-GM, CFU-G, CFU-M, BFU-E, dan CFU-E).

Akan tetapi, selain turunan hematopoietik, bahan sumber apa pun untuk mengisolasi HSC mengandung sejumlah besar sel pendamping. Dalam hal ini, pemurnian awal transplantasi diperlukan, pertama-tama, dari sel-sel aktif sistem imun donor. Biasanya, imunoseleksi digunakan untuk tujuan ini, berdasarkan ekspresi antigen spesifik oleh limfosit, yang memungkinkan untuk mengisolasi dan menghilangkannya menggunakan antibodi monoklonal. Selain itu, metode imunorosette deplesi limfosit T dari transplantasi sumsum tulang telah dikembangkan, yang didasarkan pada pembentukan kompleks limfosit CD4+ dan antibodi monoklonal spesifik, yang secara efektif dihilangkan menggunakan aferesis. Metode ini memastikan produksi bahan seluler murni dengan kandungan sel induk hematopoietik 40-60%.

Peningkatan jumlah sel progenitor akibat pembuangan elemen darah matang yang terbentuk dari produk leukaferesis dicapai dengan sentrifugasi arus berlawanan yang diikuti oleh penyaringan (dengan adanya khelator - trisodium sitrat) melalui kolom yang berisi serat nilon yang dilapisi imunoglobulin manusia. Penggunaan kedua metode ini secara berurutan memastikan pemurnian transplantasi secara menyeluruh dari trombosit, 89% dari eritrosit, dan 91% dari leukosit. Karena penurunan yang signifikan dalam hilangnya HSC, tingkat sel CD34+ dalam massa sel total dapat ditingkatkan hingga 50%.

Kemampuan sel induk hematopoietik yang diisolasi untuk membentuk koloni sel darah dewasa dalam kultur digunakan untuk karakterisasi fungsional sel. Analisis koloni yang terbentuk memungkinkan identifikasi dan kuantifikasi jenis sel progenitor, tingkat komitmennya, dan penetapan arah diferensiasinya. Aktivitas klonogenik ditentukan dalam media semipadat pada metilselulosa, agar, plasma atau gel fibrin, yang mengurangi aktivitas migrasi sel, mencegah perlekatannya pada permukaan kaca atau plastik. Dalam kondisi kultivasi yang optimal, klon berkembang dari satu sel dalam 7-18 hari. Jika klon mengandung kurang dari 50 sel, klon diidentifikasi sebagai satu klaster; jika jumlah sel melebihi 50, klon diidentifikasi sebagai koloni. Jumlah sel yang mampu membentuk koloni diperhitungkan (unit pembentuk koloni - CFU atau sel pembentuk koloni - COC). Perlu dicatat bahwa parameter CFU dan COC tidak sesuai dengan jumlah HSC dalam suspensi sel, meskipun berkorelasi dengannya, yang sekali lagi menekankan perlunya menentukan aktivitas fungsional (pembentukan koloni) HSC secara in vitro.

Di antara sel sumsum tulang, sel punca hematopoietik memiliki potensi proliferatif tertinggi, sehingga membentuk koloni terbesar dalam kultur. Jumlah koloni tersebut diusulkan untuk secara tidak langsung menentukan jumlah sel punca. Setelah pembentukan koloni in vitro yang berdiameter lebih dari 0,5 mm dan dengan jumlah sel lebih dari 1000, penulis menguji sel tersebut untuk ketahanan terhadap dosis subletal 5-fluorouracil dan mempelajari kemampuan mereka untuk mengisi kembali sumsum tulang hewan yang diradiasi secara mematikan. Menurut parameter yang ditentukan, sel yang diisolasi hampir tidak dapat dibedakan dari HSC dan menerima simbol singkatan HPP-CFC - sel pembentuk koloni dengan potensi proliferatif tinggi.

Pencarian untuk isolasi sel punca hematopoietik dengan kualitas yang lebih baik terus berlanjut. Akan tetapi, sel punca hematopoietik secara morfologis mirip dengan limfosit dan merupakan sekumpulan sel yang relatif homogen dengan inti yang hampir bulat, kromatin yang tersebar halus, dan sejumlah kecil sitoplasma yang bersifat basofilik lemah. Jumlah pastinya juga sulit ditentukan. Diasumsikan bahwa HSC dalam sumsum tulang manusia terjadi dengan frekuensi 1 per 106 sel berinti.

Identifikasi sel induk hematopoietik

Untuk meningkatkan kualitas identifikasi sel punca hematopoietik, dilakukan studi spektrum antigen terikat membran secara sekuensial atau simultan (pada sorter multisaluran), dan pada HSC fenotip CD34+CD38 harus dikombinasikan dengan tidak adanya penanda diferensiasi linier, terutama antigen sel imunokompeten, seperti CD4, imunoglobulin permukaan, dan glikophorin.

Hampir semua skema fenotipe sel induk hematopoietik mencakup penentuan antigen CD34. Glikoprotein dengan berat molekul sekitar 110 kDa ini, yang membawa beberapa situs glikosilasi, diekspresikan pada membran sel plasma setelah aktivasi gen terkait yang terlokalisasi pada kromosom 1. Fungsi molekul CD34 dikaitkan dengan interaksi yang dimediasi L-selectin dari sel progenitor hematopoietik awal dengan basis stroma sumsum tulang. Namun, harus diingat bahwa keberadaan antigen CD34 pada permukaan sel hanya memungkinkan penilaian awal kandungan HSC dalam suspensi sel, karena ia juga diekspresikan oleh sel progenitor hematopoietik lainnya, serta sel stroma sumsum tulang dan sel endotel.

Selama diferensiasi sel progenitor hematopoietik, ekspresi CD34 berkurang secara permanen. Sel progenitor eritrosit, granulosit, dan monosit mengekspresikan antigen CD34 secara lemah atau tidak mengekspresikannya sama sekali pada permukaannya (fenotipe CD34). Antigen CD34 tidak terdeteksi pada membran permukaan sel sumsum tulang yang berdiferensiasi dan sel darah dewasa.

Perlu dicatat bahwa dalam dinamika diferensiasi sel progenitor hematopoietik tidak hanya tingkat ekspresi CD34 menurun, tetapi juga ekspresi antigen CD38, glikoprotein membran integral dengan berat molekul 46 kDa, yang memiliki aktivitas NAD-glikohidrolase dan ADP-ribosil siklase, meningkat secara progresif, yang menunjukkan partisipasinya dalam pengangkutan dan sintesis ADP-ribosa. Dengan demikian, kemungkinan kontrol ganda dari tingkat komitmen sel progenitor hematopoietik muncul. Populasi sel dengan fenotipe CD34+CD38+, yang merupakan 90 hingga 99% dari sel sumsum tulang positif CD34, mengandung sel progenitor dengan potensi proliferasi dan diferensiasi terbatas, sedangkan sel dengan fenotipe CD34+CD38 dapat mengklaim peran HSC.

Memang, populasi sel sumsum tulang yang dijelaskan dengan rumus CD34+CD38- mengandung sejumlah besar sel induk primitif yang mampu berdiferensiasi ke arah myeloid dan limfoid. Dalam kondisi pembudidayaan sel jangka panjang dengan fenotipe CD34+CD38-, semua elemen darah yang terbentuk matang dapat diperoleh: neutrofil, eosinofil, basofil, monosit, megakariosit, eritrosit, dan limfosit.

Telah ditetapkan relatif baru-baru ini bahwa sel-sel CD34-positif mengekspresikan dua penanda lagi, AC133 dan CD90 (Thy-1), yang juga digunakan untuk mengidentifikasi sel-sel induk hematopoietik. Antigen Thy-1 diekspresikan bersama dengan reseptor CD117 (c-kit) pada sel-sel CD34+ di sumsum tulang, tali pusat, dan darah tepi. Ini adalah glikoprotein pengikat fosfatidilinositol permukaan dengan berat molekul 25-35 kDa, yang berpartisipasi dalam proses adhesi sel. Beberapa penulis percaya bahwa antigen Thy-1 adalah penanda sel-sel CD34-positif yang paling tidak matang. Sel-sel yang bereproduksi sendiri dengan fenotipe CD34+Thy-1+ menghasilkan galur kultur jangka panjang dengan pembentukan sel anak. Diasumsikan bahwa antigen Thy-1 memblokir sinyal-sinyal regulasi yang menyebabkan terhentinya pembelahan sel. Kendati sel CD34+Thy1+ mampu melakukan reproduksi diri dan menghasilkan garis kultur jangka panjang, fenotipenya tidak dapat dikaitkan secara eksklusif kepada HSC, sebab kandungan Thy-1+ dalam massa total elemen seluler positif CD34 adalah sekitar 50%, yang secara signifikan melebihi jumlah sel hematopoietik.

Yang lebih menjanjikan untuk identifikasi sel induk hematopoietik adalah AC133 - penanda antigen sel progenitor hematopoietik, yang ekspresinya pertama kali terdeteksi pada sel hati embrionik. AC133 adalah glikoprotein transmembran yang muncul di permukaan membran sel pada tahap awal pematangan HSC - mungkin bahkan lebih awal dari antigen CD34. Dalam penelitian A. Petrenko, V. Grishchenko (2003) ditetapkan bahwa AC133 diekspresikan hingga 30% dari sel hati embrionik positif CD34.

Dengan demikian, profil fenotipik sel induk hematopoietik yang ideal, menurut konsep saat ini, terdiri atas garis besar seluler yang konturnya harus mencakup konfigurasi antigen CD34, AC133, dan Thy-1, tetapi tidak ada ruang untuk proyeksi molekuler CD38, HLA-DR, dan penanda diferensiasi linear GPA, CD3, CD4, CD8, CD10, CD14, CD16, CD19, dan CD20.

Variasi dari gambaran fenotip HSC dapat berupa kombinasi CD34+CD45RalowCD71low, karena sifat sel yang dijelaskan oleh rumus ini tidak berbeda dari parameter fungsional sel dengan fenotip CD34+CD38. Selain itu, HSC manusia dapat diidentifikasi berdasarkan ciri fenotip CD34+Thy-l+CD38Iow/'c-kit /low - hanya 30 sel tersebut yang sepenuhnya memulihkan hematopoiesis pada tikus yang diradiasi secara mematikan.

Periode penelitian intensif selama 40 tahun terhadap HSC, yang mampu melakukan reproduksi sendiri dan diferensiasi menjadi elemen seluler lainnya, dimulai dengan analisis karakteristik fenotipik umum sel sumsum tulang, yang memungkinkan untuk membenarkan penggunaan transplantasi sumsum tulang untuk pengobatan berbagai patologi sistem hematopoietik. Jenis sel punca baru yang ditemukan kemudian belum banyak digunakan dalam praktik klinis. Pada saat yang sama, sel punca darah tali pusat dan hati embrio mampu memperluas skala transplantasi sel secara signifikan tidak hanya dalam hematologi, tetapi juga di bidang kedokteran lainnya, karena mereka berbeda dari HSC sumsum tulang dalam karakteristik kuantitatif dan fitur kualitatif.

Volume massa sel punca hematopoietik yang diperlukan untuk transplantasi biasanya diperoleh dari sumsum tulang, darah tepi dan tali pusat, dan hati embrionik. Selain itu, sel progenitor hematopoietik dapat diperoleh secara in vitro dengan memperbanyak ESC dengan diferensiasi terarah berikutnya menjadi elemen seluler hematopoietik. A. Petrenko, V. Grishchenko (2003) dengan tepat mencatat perbedaan signifikan dalam sifat imunologi dan kemampuan untuk memulihkan hematopoiesis HSC dari asal yang berbeda, yang disebabkan oleh rasio yang tidak sama antara sel progenitor pluripoten awal dan sel progenitor yang berkomitmen akhir yang terkandung dalam sumbernya. Selain itu, sel punca hematopoietik yang diperoleh dari sumber punca yang berbeda dicirikan oleh asosiasi sel non-hematopoietik yang secara kuantitatif dan kualitatif sama sekali berbeda.

Sumsum tulang telah menjadi sumber tradisional sel punca hematopoietik. Suspensi sel sumsum tulang diperoleh dari ilium atau sternum dengan cara dicuci di bawah anestesi lokal. Suspensi yang diperoleh dengan cara ini bersifat heterogen dan mengandung campuran HSC, elemen sel stroma, sel progenitor berkomitmen dari garis myeloid dan limfoid, serta elemen darah yang terbentuk matang. Jumlah sel dengan fenotipe CD34+ dan CD34+CD38 di antara sel mononuklear sumsum tulang adalah 0,5-3,6 dan 0-0,5%. Darah tepi setelah mobilisasi HSC yang diinduksi G-CSF mengandung 0,4-1,6% CD34+ dan 0-0,4% CD34+CD38.

Persentase sel dengan imunofenotipe CD34+CD38 dan CD34+ lebih tinggi dalam darah tali pusat - 0-0,6 dan 1-2,6%, dan jumlah maksimumnya terdeteksi di antara sel hematopoietik hati embrio - masing-masing 0,2-12,5 dan 2,3-35,8%.

Namun, kualitas bahan transplantasi tidak hanya bergantung pada jumlah sel CD34+ yang dikandungnya, tetapi juga pada aktivitas fungsionalnya, yang dapat dinilai dari tingkat pembentukan koloni in vivo (repopulasi sumsum tulang pada hewan yang terkena radiasi mematikan) dan in vitro - dengan pertumbuhan koloni pada media semi-cair. Ternyata aktivitas pembentukan koloni dan proliferasi sel progenitor hematopoietik dengan fenotipe CD34+CD38 HLA-DR yang diisolasi dari hati embrionik, sumsum tulang janin, dan darah tali pusat secara signifikan melebihi potensi proliferasi dan pembentukan koloni sel hematopoietik sumsum tulang dan darah tepi orang dewasa. Analisis kuantitatif dan kualitatif HSC dari berbagai asal mengungkapkan perbedaan signifikan baik dalam kandungan relatifnya dalam suspensi sel maupun kemampuan fungsional. Jumlah maksimum sel CD34+ (24,6%) ditemukan dalam bahan transplantasi yang diperoleh dari sumsum tulang janin. Sumsum tulang orang dewasa mengandung 2,1% elemen seluler CD34-positif. Di antara sel-sel mononuklear darah tepi orang dewasa, hanya 0,5% yang memiliki fenotipe CD34+, sedangkan dalam darah tali pusat jumlahnya mencapai 2%. Pada saat yang sama, kapasitas pembentukan koloni sel CD34+ sumsum tulang janin 2,7 kali lebih tinggi daripada kapasitas pertumbuhan klonal sel hematopoietik sumsum tulang orang dewasa, dan sel darah tali pusat membentuk lebih banyak koloni secara signifikan daripada elemen hematopoietik yang diisolasi dari darah tepi orang dewasa: masing-masing 65,5 dan 40,8 koloni/105 sel.

Perbedaan dalam aktivitas proliferatif dan kapasitas pembentukan koloni sel punca hematopoietik tidak hanya dikaitkan dengan tingkat kematangannya yang berbeda, tetapi juga dengan lingkungan mikro alaminya. Diketahui bahwa intensitas proliferasi dan laju diferensiasi sel punca ditentukan oleh efek regulasi integral dari sistem multikomponen faktor pertumbuhan dan sitokin yang diproduksi baik oleh sel punca itu sendiri maupun oleh elemen seluler dari lingkungan mikro matriks-stromanya. Penggunaan populasi sel yang dimurnikan dan media bebas serum untuk kultur sel memungkinkan untuk mengkarakterisasi faktor pertumbuhan yang memiliki efek stimulasi dan penghambatan pada sel punca dari berbagai tingkat, sel progenitor, dan sel yang berkomitmen dalam satu atau beberapa arah linier. Hasil penelitian secara meyakinkan menunjukkan bahwa HSC yang diperoleh dari sumber dengan tingkat perkembangan ontogenetik yang berbeda berbeda baik secara fenotip maupun fungsional. HSC pada tahap ontogenesis awal dicirikan oleh potensi reproduksi diri yang tinggi dan aktivitas proliferatif yang tinggi. Sel-sel tersebut dibedakan oleh telomer yang lebih panjang dan menjalani komitmen untuk membentuk semua lini sel hematopoietik. Respons sistem imun terhadap HSC asal embrio tertunda, karena sel-sel tersebut mengekspresikan molekul HLA secara lemah. Ada gradasi yang jelas dari kandungan relatif HSC, kapasitas pembaruan diri mereka dan jumlah jenis lini komitmen yang mereka bentuk: sel CD34+ dari hati embrio > sel CD34+ dari darah tali pusat > sel CD34+ dari sumsum tulang. Penting bahwa perbedaan tersebut melekat tidak hanya pada periode intra-, neo- dan pascanatal awal perkembangan manusia, tetapi juga pada seluruh ontogenesis - aktivitas proliferatif dan pembentukan koloni HSC yang diperoleh dari sumsum tulang atau darah tepi orang dewasa berbanding terbalik dengan usia donor.