תאי גזע המטופויאטיים

תאי גזע המטופויאטיים (HSCs), בדומה לתאי אב מזנכימליים, מאופיינים בריבוי עוצמות ומולידים שורות תאים, שהמרכיבים הסופיים שלהן יוצרים את המרכיבים הנוצרים של הדם, כמו גם מספר תאי רקמה מיוחדים של מערכת החיסון.

ההשערה על קיומו של תא מקדים משותף לכל תאי הדם, כמו גם המונח "תא גזע" עצמו, שייך לא. מקסימוב (1909). הפוטנציאל להיווצרות מסה תאית בתאי גזע היקפיים הוא עצום - תאי גזע של מח עצם מייצרים מדי יום 10 תאים המרכיבים את היסודות הנוצרים של דם היקפי. עצם קיומם של תאי גזע המטופויאטיים נקבע בשנת 1961 בניסויים על שיקום ההמטופויאזה בעכברים שקיבלו מינון קטלני של קרינה רדיואקטיבית ההורסת תאי גזע של מח עצם. לאחר השתלת תאי מח עצם סינגניים לבעלי חיים שעברו קרינה קטלנית, נמצאו מוקדים נפרדים של המטופויאזה בטחול של הנמענים, שמקורם היה תאי מקדים קלונוגניים בודדים.

לאחר מכן הוכחה יכולתם של תאי גזע המטופויאטיים לתחזק את עצמם, ולספק את תפקיד ההמטופויזה בתהליך האונטוגנזה. בתהליך ההתפתחות העוברית, תאי גזע המטופויאטיים (HSCs) נבדלים על ידי פעילות נדידה גבוהה, הנחוצה לתנועתם לאזורי היווצרות האיברים ההמטופויאטיים. תכונה זו של תאי גזע המטופויאטיים נשמרת גם באונטוגנזה - בשל נדידתם המתמדת, מתרחש חידוש קבוע של מאגר התאים החיסוניים. יכולתם של תאי גזע המטופויאטיים לנדוד, לחדור דרך מחסומים היסטוהמטיים, להשתיל ברקמות ולגדול קלונוגני שימשה כבסיס להשתלת תאי מח עצם במספר מחלות הקשורות לפתולוגיה של המערכת ההמטופויאטית.

כמו כל משאבי תאי הגזע, תאי גזע המטופויאטיים קיימים בנישה שלהם (מח עצם) בכמויות קטנות מאוד, דבר הגורם לקשיים מסוימים בבידודם. באופן אימונופנוטיפי, תאי גזע המטופויאטיים אנושיים מאופיינים כתאי CD34+NK המסוגלים לנדוד לזרם הדם ולאכלס את איברי מערכת החיסון או לאכלס מחדש את סטרומה של מח העצם. יש להבין בבירור שתאי גזע המטופוליניים אינם התאים הכי לא בשלים של מח העצם, אלא מקורם בתאים קודמנים, הכוללים תאים רדומים דמויי פיברובלסטים בעלי CD34-שליליים. נקבע כי תאים עם הפנוטיפ CD34 מסוגלים להיכנס לזרם הדם הכללי, שם הם משנים את הפנוטיפ שלהם ל-CD34+, אך עם נדידה הפוכה למח העצם, תחת השפעת המיקרו-סביבה, הם הופכים שוב לאלמנטים של תאי גזע CD34-שליליים. במצב מנוחה, תאי CD34~ אינם מגיבים לאותות בקרה פרקריניים של הסטרומה (גורמי גדילה, ציטוקינים). עם זאת, במצבים הדורשים עוצמה מוגברת של המטופויזה, תאי גזע בעלי פנוטיפ CD34 מגיבים לאותות התמיינות על ידי יצירת תאי אב המטופויאטיים ומזנכימליים כאחד. המטופויזה מתרחשת באמצעות מגע ישיר של תאי גזע מסוג HSC עם אלמנטים תאיים של סטרומה של מח העצם, המיוצגים על ידי רשת מורכבת של מקרופאגים, תאי אנדותל רטיקולריים, אוסטאובלסטים, פיברובלסטים סטרומליים ומטריצה חוץ-תאית. הבסיס הסטרומלי של מח העצם אינו רק מטריצה או "שלד" לרקמה המטופויאטית; הוא מבצע ויסות עדין של המטופויזה עקב אותות בקרה פרקריניים של גורמי גדילה, ציטוקינים וכימוקינים, וגם מספק אינטראקציות הדבקה הנחוצות להיווצרות תאי דם.

לפיכך, מערכת ההמטופויאזה המתחדשת ללא הרף מבוססת על תא גזע המטופויאטי רב-פוטנציאלי (מנקודת מבט של המטופויאזה) המסוגל לתחזוקה עצמית לטווח ארוך. בתהליך ההתמחות, תאי גזע המטופויאטיים עוברים התמיינות ראשונית ויוצרים שיבוטים של תאים הנבדלים זה מזה במאפיינים ציטומורפולוגיים ואימונופנוטיפיים. היווצרותם הרציפה של תאי אב פרימיטיביים ותאי התמחות מסתיימת ביצירת תאי אב הניתנים לזיהוי מורפולוגית מקווי המטופויאזה שונים. התוצאה של השלבים הבאים של התהליך הרב-שלבי המורכב של ההמטופויאזה היא התבגרות התאים ושחרור של יסודות בוגרים שנוצרו לדם ההיקפי - אריתרוציטים, לויקוציטים, לימפוציטים ותרומבוציטים.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

מקורות של תאי גזע המטופויאטיים

תאי גזע המטופויאטיים נחשבים למקור הנחקר ביותר של תאי גזע, בעיקר בזכות השימוש הקליני שלהם בהשתלת מח עצם. במבט ראשון, ידוע לא מעט על תאים אלה. במידה מסוימת, זה נכון, שכן צאצאים ביניים ובוגרים של תאי גזע מסוג HSC הם היסודות התאיים הנגישים ביותר, שכל אחד מהם (אריתרוציטים, לויקוציטים, לימפוציטים, מונוציטים/מקרופאגים וטסיות דם) נחקר בקפידה בכל הרמות - החל ממיקרוסקופיית אור ועד למיקרוסקופיית אלקטרונים, ממאפיינים ביוכימיים ואימונופנוטיפיים ועד לזיהוי באמצעות שיטות ניתוח PCR. עם זאת, ניטור פרמטרים מורפולוגיים, אולטרה-מבניים, ביוכימיים, אימונופנוטיפיים, ביופיזיקליים וגנומיים של תאי גזע מסוג HSC לא סיפק תשובות לסוגיות בעייתיות רבות, שפתרונן הכרחי לפיתוח השתלת תאים. מנגנוני הייצוב של תאי גזע המטופויאטיים במצב רדום, הפעלתם, כניסתם לשלב החלוקה הסימטרית או האסימטרית, וחשוב מכל, מחויבותם להיווצרות של יסודות דם בעלי צורה תפקודית שונה כמו אריתרוציטים, לויקוציטים, לימפוציטים וטסיות דם טרם נקבעו.

נוכחותם של תאים במח העצם עם פנוטיפ CD34, שהם אבותיהם של תאי גזע מזנכימליים והמטופויאטיים כאחד, העלתה את השאלה לגבי קיומם של המבשרים המוקדמים ביותר של התמיינות תאית לשושלות סטרומליות והמטופויאטיות, הקרובות לתאים שליליים ל-CD34. מה שנקרא תא יוזם תרבית לטווח ארוך (LTC-IC) הושג באמצעות שיטת גידול לטווח ארוך. תוחלת החיים של תאי מבשר כאלה עם פעילות יוצרת מושבות על בסיס סטרומלי של מח עצם עם שילוב מסוים של גורמי גדילה עולה על 5 שבועות, בעוד שהכדאיות של יחידות יוצרות מושבות (CFU) בתרבית היא רק 3 שבועות. נכון לעכשיו, LTC-IC נחשב לאנלוג פונקציונלי של תאי HSC, מכיוון שעם פוטנציאל גבוה לאכלוס מחדש, כ-20% מ-LTC-IC מאופיינים בפנוטיפ CD34+CD38- ומציגים יכולת גבוהה להתחדשות עצמית. תאים כאלה נמצאים במח עצם אנושי בתדירות של 1:50,000. עם זאת, תאים יוצרי לימפואידים מיאלואידים, המתקבלים בתנאי גידול ארוכי טווח (15 שבועות), צריכים להיחשב כקרובים ביותר לתאי HSC. תאים כאלה, המכונים LTC, נמנים עם תאי מח העצם במוח האנושי, נמצאים בתדירות נמוכה פי 10 מתאי LTC-IC ויוצרים שורות תאים משושלות המטופויאטיות מיאלואידיות ולימפואידיות כאחד.

למרות שסימון תאי גזע המטופויאטיים עם נוגדנים חד שבטיים ולאחר מכן זיהוי אימונופנוטיפי הוא השיטה העיקרית לזיהוי ומיון סלקטיבי של תאים המטופויאטיים בעלי פוטנציאל גזע, היישום הקליני של תאי גזע המטופויאטיים (HSCs) המבודדים כך מוגבל. חסימה של קולטן CD34 או אנטיגני סמן אחרים עם נוגדנים במהלך מיון אימונופוזיטיבי משנה באופן בלתי נמנע את תכונות התא המבודד בעזרתו. בידוד אימונו-נגטיבי של HSCs על גבי עמודות מגנטיות נחשב עדיף יותר. עם זאת, במקרה זה, נוגדנים חד שבטיים המקובעים על גבי נשא מתכת משמשים בדרך כלל למיון. בנוסף, וזה חשוב, שתי שיטות בידוד HSC מבוססות על מאפיינים פנוטיפיים ולא פונקציונליים. לכן, חוקרים רבים מעדיפים להשתמש בניתוח של פרמטרים קלונוגניים של HSCs, המאפשר לקבוע את מידת הבשלות ואת כיוון ההתמיינות של תאי אב על ידי גודל והרכב המושבות. ידוע שבמהלך תהליך ההדבקה מספר התאים וסוגיהם במושבה פוחת. תא הגזע ההמטופויאטי ותא הבת המוקדם שלו, הנקראים "יחידת היוצרת מושבות גרנולוציטים-אדיתרוציטים-מונוציטים-מגה-קריוציטים" (CFU-GEMM), יוצרים מושבות גדולות ורב-שושלתיות בתרבית המכילות גרנולוציטים, אריתרוציטים, מונוציטים ומגה-קריוציטים, בהתאמה. יחידת היוצרת מושבות גרנולוציטים-מונוציטים (CFU-GM), הממוקמת במורד הזרם לאורך קו ההתחייבות, יוצרת מושבות של גרנולוציטים ומקרופאגים, ויחידת היוצרת מושבות גרנולוציטים (CFU-G) יוצרת רק מושבה קטנה של גרנולוציטים בוגרים. קודמן האדום הציטי המוקדם, יחידת היוצרת ההתפרצות של אריתרוציטים (CFU-E), הוא המקור למושבות אדומות ציטים גדולות, ויחידת היוצרת המושבות הבוגרת יותר של אריתרוציטים (CFU-E) היא המקור למושבות אדומות ציטים קטנות. באופן כללי, כאשר תאים גדלים על מצע מוצק למחצה, ניתן לזהות תאים היוצרים שישה סוגים של מושבות מיאלואידיות: CFU-GEMM, CFU-GM, CFU-G, CFU-M, BFU-E ו-CFU-E).

עם זאת, בנוסף לנגזרות המטופויאטיות, כל חומר מקור לבידוד תאי גזע המטופויאטיים (HSCs) מכיל מספר משמעותי של תאים נלווים. בהקשר זה, טיהור מקדים של השתל נחוץ, קודם כל, מתאים פעילים של מערכת החיסון של התורם. בדרך כלל, משתמשים למטרה זו באימונו-סלקציה, המבוססת על ביטוי של אנטיגנים ספציפיים על ידי לימפוציטים, מה שמאפשר לבודד ולהסיר אותם באמצעות נוגדנים חד שבטיים. בנוסף, פותחה שיטת אימונורוזטה של דלדול לימפוציטים מסוג T של השתלת מח עצם, המבוססת על היווצרות קומפלקסים של לימפוציטים מסוג CD4+ ונוגדנים חד שבטיים ספציפיים, המוסרים ביעילות באמצעות אפרזה. שיטה זו מבטיחה ייצור של חומר תאי מטוהר עם תכולה של 40-60% של תאי גזע המטופויאטיים.

עלייה במספר תאי האב עקב הסרת יסודות בוגרים של הדם מתוצר הלויקאפרזה מושגת על ידי צנטריפוגה נגדית ולאחר מכן סינון (בנוכחות כלאטור - טריסודיום ציטרט) דרך עמודות המכילות סיבי ניילון מצופים באימונוגלובולין אנושי. השימוש הרציף בשתי שיטות אלו מבטיח טיהור מלא של השתל מטסיות דם, 89% מתאי דם אדומים ו-91% מתאי דם לויקוציטים. עקב ירידה משמעותית באובדן תאי HSC, ניתן להגדיל את רמת תאי CD34+ במסת התא הכוללת ל-50%.

היכולת של תאי גזע המטופויאטיים המבודדים ליצור מושבות של תאי דם בוגרים בתרבית משמשת לאפיון פונקציונלי של התאים. ניתוח המושבות שנוצרו מאפשר זיהוי וכימות של סוגי תאי האב, מידת התקשרותם וקביעת כיוון ההתמיינות שלהם. פעילות קלונוגנטית נקבעת במדיום מוצק למחצה על מתילצלולוז, אגר, פלזמה או ג'ל פיברין, אשר מפחיתים את פעילות הנדידה של התאים, ומונעים את הידבקותם לפני השטח של זכוכית או פלסטיק. בתנאי גידול אופטימליים, שיבוטים מתפתחים מתא בודד תוך 7-18 ימים. אם שיבוט מכיל פחות מ-50 תאים, הוא מזוהה כאשכול בודד; אם מספר התאים עולה על 50, הוא מזוהה כמושבה. מספר התאים המסוגלים ליצור מושבה נלקח בחשבון (יחידות יוצרות מושבה - CFU או תאים יוצרי מושבה - COC). יש לציין כי הפרמטרים של CFU ו-COC אינם תואמים למספר ה-HSCs בתרחיף התאים, למרות שהם מתואמים איתו, מה שמדגיש שוב את הצורך לקבוע את הפעילות התפקודית (יוצרת המושבה) של HSCs במבחנה.

מבין תאי מח עצם, לתאי גזע המטופויאטיים יש את פוטנציאל ההתרבות הגבוה ביותר, שבגללו הם יוצרים את המושבות הגדולות ביותר בתרבית. מספר המושבות הללו מוצע לקבוע בעקיפין את מספר תאי הגזע. לאחר היווצרות מושבות במבחנה בקוטר העולה על 0.5 מ"מ ועם ספירת תאים של יותר מ-1000, המחברים בדקו תאים כאלה לעמידות למינונים תת-קטלניים של 5-פלואורורציל וחקרו את יכולתם לאכלס מחדש את מח העצם של בעלי חיים שעברו הקרנה קטלנית. על פי הפרמטרים שצוינו, התאים המבודדים היו כמעט בלתי ניתנים להבחנה מתאי גזע קדומים (HSCs) וקיבלו את סמל הקיצור HPP-CFC - תאים יוצרי מושבות בעלי פוטנציאל התרבות גבוה.

החיפוש אחר בידוד איכותי יותר של תאי גזע המטופויאטיים נמשך. עם זאת, תאי גזע המטופויאטיים דומים מבחינה מורפולוגית ללימפוציטים ומייצגים קבוצה הומוגנית יחסית של תאים עם גרעינים כמעט עגולים, כרומטין מפוזר דק וכמות קטנה של ציטופלזמה בזופילית חלשה. גם מספרם המדויק קשה לקבוע. ההנחה היא שתאי גזע המטופויאטיים (HSCs) במח עצם אנושי מופיעים בשכיחות של 1 לכל 106 תאים בעלי גרעין.

זיהוי תאי גזע המטופויאטיים

כדי לשפר את איכות הזיהוי של תאי גזע המטופויאטיים, מתבצע מחקר רציף או סימולטני (במיין רב-ערוצי) של ספקטרום האנטיגנים הקשורים לממברנה, וב-HSCs יש לשלב את הפנוטיפ CD34+CD38 עם היעדר סמני התמיינות ליניאריים, במיוחד אנטיגנים של תאים אימונוקומפטנטיים, כגון CD4, אימונוגלובולינים על פני השטח וגליקופורין.

כמעט כל תוכניות הפנוטיפינג של תאי גזע המטופויאטיים כוללות קביעת האנטיגן CD34. גליקופרוטאין זה, בעל משקל מולקולרי של כ-110 kDa, הנושא מספר אתרי גליקוזילציה, מתבטא על קרום תאי הפלזמה לאחר הפעלת הגן המתאים הממוקם בכרומוזום 1. תפקוד מולקולת CD34 קשור לאינטראקציה בתיווך L-selectin של תאי אב המטופויאטיים מוקדמים עם הבסיס הסטרומלי של מח העצם. עם זאת, יש לזכור כי נוכחות האנטיגן CD34 על פני התא מאפשרת רק הערכה ראשונית של תכולת HSC בתרחיף התא, מכיוון שהוא מתבטא גם על ידי תאי אב המטופויאטיים אחרים, כמו גם תאי סטרומה של מח עצם ותאי אנדותל.

במהלך ההתמיינות של תאי אב המטופויאטיים, ביטוי CD34 מצטמצם לצמיתות. תאי אב כרוניים אדומות, גרנולוציטים ותאי מונוציטים מבטאים את האנטיגן CD34 בצורה חלשה או אינם מבטאים אותו כלל על פני השטח שלהם (פנוטיפ CD34). אנטיגן CD34 אינו מזוהה על פני השטח של תאי מח עצם ממוינים ותאי דם בוגרים.

יש לציין כי בדינמיקת ההתמיינות של תאי אב המטופויאטיים לא רק רמת הביטוי של CD34 יורדת, אלא גם הביטוי של האנטיגן CD38, גליקופרוטאין קרומי אינטגרלי בעל משקל מולקולרי של 46 kDa, בעל פעילות NAD-glycohydrolase ו-ADP-ribosyl cyclase, עולה בהדרגה, דבר המצביע על השתתפותו בהובלה ובסינתזה של ADP-ribose. לפיכך, עולה האפשרות של שליטה כפולה במידת האינטראקציה של תאי אב המטופויאטיים. אוכלוסיית התאים עם הפנוטיפ CD34+CD38+, המהווה בין 90 ל-99% מתאי מח העצם החיוביים ל-CD34, מכילה תאי אב עם פוטנציאל ריבוי והתמיינות מוגבל, בעוד שתאים עם הפנוטיפ CD34+CD38 יכולים לטעון לתפקיד של תאי מח עצם HSC.

ואכן, אוכלוסיית תאי מח העצם המתוארת בנוסחה CD34+CD38- מכילה מספר גדול יחסית של תאי גזע פרימיטיביים המסוגלים להתמיין בכיוונים מיאלואידיים ולימפואידיים. בתנאים של גידול ארוך טווח של תאים בעלי הפנוטיפ CD34+CD38-, ניתן להשיג את כל היסודות הבוגרים של הדם: נויטרופילים, אאוזינופילים, בזופילים, מונוציטים, מגה-קריוציטים, אריתרוציטים ולימפוציטים.

לאחרונה יחסית נקבע כי תאים חיוביים ל-CD34 מבטאים שני סמנים נוספים, AC133 ו-CD90 (Thy-1), המשמשים גם לזיהוי תאי גזע המטופויאטיים. האנטיגן Thy-1 מתבטא במקביל לקולטן CD117 (c-kit) על גבי תאי CD34+ של מח העצם, חבל הטבור ודם פריפרי. זהו גליקופרוטאין קושר פוספטידילינוזיטול על פני השטח עם משקל מולקולרי של 25-35 kDa, המשתתף בתהליכי הידבקות תאים. חלק מהמחברים מאמינים כי האנטיגן Thy-1 הוא סמן של התאים החיוביים ל-CD34 הכי לא בשלים. תאים בעלי יכולת ריבוי עצמי עם פנוטיפ CD34+Thy-1+ מולידים שורות תרבית ארוכות טווח עם היווצרות תאי בת. ההנחה היא שאנטיגן Thy-1 חוסם אותות רגולטוריים הגורמים לעצירת חלוקת תאים. למרות העובדה שתאי CD34+Thy1+ מסוגלים להתרבות עצמית וליצור שורות תרבית ארוכות טווח, לא ניתן לייחס את הפנוטיפ שלהם באופן בלעדי לתאי HSC, מכיוון שתכולת ה-Thy-1+ במסה הכוללת של אלמנטים תאיים חיוביים ל-CD34 היא כ-50%, העולה משמעותית על מספר התאים ההמטופויאטיים.

אנטיגן מבטיח יותר לזיהוי תאי גזע המטופויאטיים צריך להיות AC133 - סמן אנטיגן של תאי אב המטופויאטיים, שביטויו זוהה לראשונה בתאי כבד עובריים. AC133 הוא גליקופרוטאין טרנסממברני המופיע על פני קרום התא בשלבים המוקדמים ביותר של התבגרות תאי גזע - ייתכן שאף מוקדם יותר מאשר האנטיגן CD34. במחקרים של א. פטרנקו, ו. גרישצ'נקו (2003) נקבע כי AC133 מתבטא על ידי עד 30% מתאי כבד עובריים חיוביים ל-CD34.

לפיכך, הפרופיל הפנוטיפי האידיאלי של תאי גזע המטופויאטיים, על פי התפיסות הנוכחיות, מורכב ממתאר תאי, אשר קווי המתאר שלו צריכים לכלול תצורות של האנטיגנים CD34, AC133 ו-Thy-1, אך אין מקום להשלכות המולקולריות של CD38, HLA-DR וסמני ההתמיינות הליניאריים GPA, CD3, CD4, CD8, CD10, CD14, CD16, CD19, CD20.

וריאציה של הדיוקן הפנוטיפי של תאי HSC עשויה להיות השילוב CD34+CD45RalowCD71low, מכיוון שתכונות התאים המתוארות בנוסחה זו אינן שונות מהפרמטרים התפקודיים של תאים עם הפנוטיפ CD34+CD38. בנוסף, ניתן לזהות תאי HSC אנושיים לפי התכונות הפנוטיפיות CD34+Thy-l+CD38Iow/'c-kit /low - רק 30 תאים כאלה משקמים לחלוטין את ההמטופויזה בעכברים שעברו קרינה קטלנית.

תקופת 40 השנים של מחקר אינטנסיבי על תאי גזע טבוריים (HSCs), המסוגלים הן להתרבות עצמית והן להתמיינות לאלמנטים תאיים אחרים, החלה בניתוח המאפיינים הפנוטיפיים הכלליים של תאי מח עצם, מה שאפשר להצדיק את השימוש בהשתלת מח עצם לטיפול בפתולוגיות שונות של המערכת ההמטופויאטית. סוגים חדשים של תאי גזע שהתגלו מאוחר יותר טרם נמצאו בשימוש נרחב בפרקטיקה הקלינית. יחד עם זאת, תאי גזע מדם טבורי וכבד עוברי מסוגלים להרחיב משמעותית את היקף השתלות התאים לא רק בהמטולוגיה, אלא גם בתחומים אחרים של הרפואה, מכיוון שהם נבדלים מתאי גזע טבוריים (HSCs) במח עצם הן במאפיינים כמותיים והן בתכונות איכותיות.

נפח מסת תאי הגזע ההמטופויאטיים הנדרשת להשתלה מתקבל בדרך כלל ממח עצם, דם היקפי ודם טבורי, וכבד עוברי. בנוסף, ניתן להשיג תאי אב המטופויאטיים במבחנה על ידי הכפלת תאי ESC ולאחר מכן התמיינותם המכוונת לאלמנטים תאיים המטופויאטיים. א. פטרנקו, ו. גרישצ'נקו (2003) מציינים בצדק הבדלים משמעותיים בתכונות החיסוניות וביכולת לשקם את ההמטופויאזה של תאי גזע המטופויאטיים ממקורות שונים, הנובע מיחס לא שוויוני בין תאי אב פלוריפוטנטיים מוקדמים ותאי אב פלוריפוטנטיים מאוחרים הכלולים במקורותיהם. בנוסף, תאי גזע המטופויאטיים המתקבלים ממקורות גזע שונים מאופיינים באסוציאציות שונות לחלוטין מבחינה כמותית ואיכותית של תאים שאינם המטופויאטיים.

מח עצם כבר הפך למקור מסורתי של תאי גזע המטופויאטיים. תרחיף תאי מח עצם מתקבל מהכסל או מעצם החזה על ידי שטיפה בהרדמה מקומית. התרחיף המתקבל בדרך זו הוא הטרוגני ומכיל תערובת של תאי גזע היפוגליקמיים (HSCs), אלמנטים של תאי סטרומה, תאי אב מקווים מיאלואידים ולימפואידים, כמו גם אלמנטים בוגרים של הדם. מספר התאים עם הפנוטיפים CD34+ ו-CD34+CD38 בקרב תאי מח עצם חד-גרעיניים הוא 0.5-3.6% ו-0-0.5%, בהתאמה. דם היקפי לאחר גיוס תאי גזע היפוגליקמיים המושרה על ידי G-CSF מכיל 0.4-1.6% CD34+ ו-0-0.4% CD34+CD38.

אחוז התאים בעלי האימונופנוטיפים CD34+CD38 ו-CD34+ גבוה יותר בדם חבל הטבור - 0-0.6% ו-1-2.6%, ומספרם המרבי מזוהה בקרב התאים ההמטופויאטיים של הכבד העוברי - 0.2-12.5% ו-2.3-35.8%, בהתאמה.

עם זאת, איכות החומר המושתל תלויה לא רק במספר תאי CD34+ שהוא מכיל, אלא גם בפעילותם התפקודית, אותה ניתן להעריך על ידי רמת היווצרות המושבות in vivo (אכלוס מחדש של מח עצם בבעלי חיים שעברו קרינה קטלנית) וב-in vitro - על ידי גידול מושבות על מצע נוזלי למחצה. התברר כי פעילות יצירת המושבות וההתרבות של תאי אב המטופויאטיים עם פנוטיפ CD34+CD38 HLA-DR שבודדו מהכבד העוברי, מח עצם העובר ודם טבורי עולה באופן משמעותי על פוטנציאל ההתרבות והיצירת המושבות של תאים המטופויאטיים של מח העצם ודם היקפי של אדם בוגר. ניתוח כמותי ואיכותי של תאי HSC ממקורות שונים גילה הבדלים משמעותיים הן בתכולתם היחסית בתרחיף התאים והן ביכולות התפקודיות. המספר המרבי של תאי CD34+ (24.6%) נמצא בחומר המושתל שהתקבל ממח עצם העובר. מח עצם של אדם בוגר מכיל 2.1% של אלמנטים תאיים חיוביים ל-CD34. מבין התאים המונונוקלאריים בדם ההיקפי של מבוגר, רק ל-0.5% יש את הפנוטיפ CD34+, בעוד שבדם טבורי מספרם מגיע ל-2%. יחד עם זאת, יכולת יצירת המושבות של תאי CD34+ במח עצם עוברי גבוהה פי 2.7 מיכולת הגדילה השבטית של תאים המטופויאטיים במח עצם של מבוגר, ותאי דם טבורי יוצרים משמעותית יותר מושבות מאשר אלמנטים המטופויאטיים שבודדו מדם היקפי של מבוגרים: 65.5 ו-40.8 מושבות/105 תאים, בהתאמה.

הבדלים בפעילות ההתרבות וביכולת יצירת המושבות של תאי גזע המטופויאטיים קשורים לא רק לדרגות שונות של בגרותם, אלא גם למיקרו-סביבה הטבעית שלהם. ידוע כי עוצמת ההתרבות וקצב ההתמיינות של תאי גזע נקבעים על ידי ההשפעה הרגולטורית האינטגרלית של מערכת רב-מרכיבית של גורמי גדילה וציטוקינים המיוצרים הן על ידי תאי הגזע עצמם והן על ידי האלמנטים התאיים של המיקרו-סביבה המטריצה-סטרומלית שלהם. השימוש באוכלוסיות תאים מטוהרות ובמדיום ללא סרום לגידול תאים אפשר לאפיין גורמי גדילה בעלי השפעה מגרה ומעכבת על תאי גזע ברמות שונות, תאי אב ותאים המחויבים בכיוון ליניארי זה או אחר. תוצאות המחקרים מצביעות באופן משכנע על כך שתאי גזע המיוצרים ממקורות עם רמות שונות של התפתחות אונטוגנטית נבדלים הן מבחינה פנוטיפית והן מבחינה תפקודית. תאי גזע המיוצרים בשלבים מוקדמים יותר של אונטוגנזה מאופיינים בפוטנציאל רבייה עצמית גבוה ופעילות התרבות גבוהה. תאים כאלה נבדלים על ידי טלומרים ארוכים יותר ועוברים מחויבות ליצירת כל שורות התאים ההמטופויאטיים. תגובת מערכת החיסון לתאי HSC ממקור עוברי מתעכבת, מכיוון שתאים כאלה מבטאים מולקולות HLA בצורה חלשה. ישנה הדרגתיות ברורה בתכולה היחסית של תאי HSC, ביכולת ההתחדשות העצמית שלהם ומספר סוגי קווי ההתחייבות שהם יוצרים: תאי CD34+ של כבד עוברי > תאי CD34+ של דם טבורי > תאי CD34+ של מח עצם. חשוב שהבדלים כאלה טבועים לא רק בתקופות התוך-לידתיות, הניאו-לידתיות והפוסט-לידתיות המוקדמות של התפתחות האדם, אלא גם בכל האונטוגנזה - פעילות ההתרבות ויצירת המושבות של תאי HSC המתקבלים ממח העצם או מדם היקפי של מבוגר היא ביחס הפוך לגיל התורם.