發(fā)布日期：2017-11-08
近期的《Science Translational Medicine》中，美國西雅圖Fred Hutchinson癌癥研究中心（Fred Hutch）的科學(xué)家們在非人靈長類中的研究發(fā)現(xiàn)，血液干細(xì)胞的一個(gè)亞群足以實(shí)現(xiàn)血液和免疫系統(tǒng)所有細(xì)胞的再生。這個(gè)亞群占傳統(tǒng)移植血液干細(xì)胞數(shù)量的5％。
這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)有可能徹底改變血液干細(xì)胞移植以及基于自體干細(xì)胞的細(xì)胞和基因療法。以往認(rèn)為，血液干細(xì)胞的幾種亞型在不同的時(shí)間點(diǎn)參與血液系統(tǒng)更新，維持健康的血液系統(tǒng)。而這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，一種細(xì)胞就足以完成所有這些任務(wù)。
▲Hans-Peter Kiem博士（圖片來源：Kiem實(shí)驗(yàn)室官方網(wǎng)頁）
Fred Hutch干細(xì)胞和基因治療項(xiàng)目的治療和主任，通訊作者Hans-Peter Kiem博士說：“這一發(fā)現(xiàn)令人驚訝。我們曾認(rèn)為有多種類型的血液干細(xì)胞在重建血液和免疫系統(tǒng)中扮演不同的角色。而這個(gè)亞群可以包攬所有工作。”
雖然這項(xiàng)研究是在非人靈長類動物中進(jìn)行的，但研究表明新鑒定的細(xì)胞對應(yīng)于人血細(xì)胞的一個(gè)亞型，在體外測試時(shí)，人源細(xì)胞與非人靈長類細(xì)胞表現(xiàn)相同。過去在小鼠中的研究曾報(bào)道過一種全能血液干細(xì)胞的亞型，但是沒有與其匹配的人類亞型。
血液干細(xì)胞是健康人體的基石。它們生長并分化成構(gòu)成血液和免疫系統(tǒng)的所有細(xì)胞（T細(xì)胞，B細(xì)胞，血小板，等等）。糾正血液干細(xì)胞疾病或創(chuàng)造更健康的血液干細(xì)胞是基因治療和基因編輯領(lǐng)域的焦點(diǎn)。
使用哪種類型的血液干細(xì)胞進(jìn)行治療是最有效的，這一直是個(gè)懸而未決的問題。找到最好的細(xì)胞目標(biāo)將意味著更有效地降低細(xì)胞移植的副作用。
▲Stefan Radtke博士（圖片來源：Kiem實(shí)驗(yàn)室官方網(wǎng)頁）
論文第一作者，F(xiàn)red Hutch基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室的博士后Stefan Radtke博士說：“用于干細(xì)胞基因治療的金標(biāo)準(zhǔn)靶細(xì)胞群是具有標(biāo)記CD34的細(xì)胞。但我們使用了兩個(gè)額外的標(biāo)記來進(jìn)一步區(qū)分不同細(xì)胞亞群，將這類細(xì)胞和其他血液干細(xì)胞區(qū)分開來。”
Fred Hutch團(tuán)隊(duì)使用三種蛋白質(zhì)標(biāo)記物來區(qū)分血液干細(xì)胞亞群，他們發(fā)現(xiàn)，占總血液干細(xì)胞數(shù)量約5％的一個(gè)亞群（標(biāo)記為CD34 + CD45RA-CD90 +）承擔(dān)了血液系統(tǒng)早期恢復(fù)和持續(xù)維持新建的血液系統(tǒng)的所有任務(wù)。
研究小組用慢病毒對血液干細(xì)胞進(jìn)行了基因修飾，對其進(jìn)行體內(nèi)示蹤。通過追蹤血液中成千上萬的細(xì)胞，他們發(fā)現(xiàn)這個(gè)特定的干細(xì)胞群在注入豚尾獼猴后的10天內(nèi)開始重建血液和免疫系統(tǒng)的所有細(xì)胞類型。一年后，研究人員發(fā)現(xiàn)了這些細(xì)胞的強(qiáng)大分子痕跡，表明新移植系統(tǒng)的持續(xù)維持也依賴于這些細(xì)胞。
▲Jennifer Adair博士（圖片來源：Kiem實(shí)驗(yàn)室官方網(wǎng)頁）
該研究的合作者，F(xiàn)red Hutch助理成員，華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院腫瘤學(xué)助理教授Jennifer Adair博士說：“我們能夠?qū)σ浦埠蟮膯蝹€(gè)血細(xì)胞進(jìn)行跟蹤，這對于證明這些細(xì)胞確實(shí)是干細(xì)胞至關(guān)重要。”
Kiem博士說，這種細(xì)胞的存在可能使血紅蛋白病、艾滋病和白血病的基因治療變得容易得多。這一發(fā)現(xiàn)也可能對造血干細(xì)胞移植有重要意義，因?yàn)樗梢越档鸵浦参锟顾拗鞑〉娘L(fēng)險(xiǎn)，移植物抗宿主病是治療遺傳疾病和白血病過程中在造血干細(xì)胞移植后可能發(fā)生的致命疾病。
未來的理想治療模式將是，通過從人類血液樣本中分離干細(xì)胞亞群，然后在實(shí)驗(yàn)室中改造它們來修復(fù)遺傳缺陷或控制疾病。一旦注入患者體內(nèi)，這些細(xì)胞就會生長、分裂并分化成重建的健康的血液系統(tǒng)中所有種類的細(xì)胞。
研究小組還使用人類細(xì)胞在體外實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證了這一發(fā)現(xiàn)。他們正在努力將這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化到臨床，希望能夠?qū)⑺鼈冋系秸谶M(jìn)行的臨床試驗(yàn)中。
參考資料：
[1] Subset of stem cells identified as source for all cells in blood and immune systems
[2] A distinct hematopoietic stem cell population for rapid multilineage engraftment in nonhuman primates
來源：藥明康德
