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重磅发现:5%的干细胞就能生成整个免疫系统

http://www.cphi.cn   2017-11-08 10:52 来源:转载

近期的《Science Translational Medicine》中,美国西雅图Fred Hutchinson癌症研究中心(Fred Hutch)的科学家们在非人灵长类中的研究发现,血液干细胞的一个亚群足以实现血液和免疫系统所有细胞的再生。这个亚群占传统移植血液干细胞数量的5%。

       这项发现有可能彻底改变血液干细胞移植以及基于自体干细胞的细胞和基因疗法。以往认为,血液干细胞的几种亚型在不同的时间点参与血液系统更新,维持健康的血液系统。而这项研究发现,一种细胞就足以完成所有这些任务。

       Fred Hutch干细胞和基因治疗项目的治疗和主任,通讯作者Hans-Peter Kiem博士说:“这一发现令人惊讶。我们曾认为有多种类型的血液干细胞在重建血液和免疫系统中扮演不同的角色。而这个亚群可以包揽所有工作。”

       虽然这项研究是在非人灵长类动物中进行的,但研究表明新鉴定的细胞对应于人血细胞的一个亚型,在体外测试时,人源细胞与非人灵长类细胞表现相同。过去在小鼠中的研究曾报道过一种全能血液干细胞的亚型,但是没有与其匹配的人类亚型。

       血液干细胞是健康人体的基石。它们生长并分化成构成血液和免疫系统的所有细胞(T细胞,B细胞,血小板,等等)。纠正血液干细胞疾病或创造更健康的血液干细胞是基因治疗和基因编辑领域的焦点。

       使用哪种类型的血液干细胞进行治疗是最有效的,这一直是个悬而未决的问题。找到最好的细胞目标将意味着更有效地降低细胞移植的副作用。

       论文第一作者,Fred Hutch基础实验室的博士后Stefan Radtke博士说:“用于干细胞基因治疗的金标准靶细胞群是具有标记CD34的细胞。但我们使用了两个额外的标记来进一步区分不同细胞亚群,将这类细胞和其他血液干细胞区分开来。”

       Fred Hutch团队使用三种蛋白质标记物来区分血液干细胞亚群,他们发现,占总血液干细胞数量约5%的一个亚群(标记为CD34 + CD45RA-CD90 +)承担了血液系统早期恢复和持续维持新建的血液系统的所有任务。

       研究小组用慢病毒对血液干细胞进行了基因修饰,对其进行体内示踪。通过追踪血液中成千上万的细胞,他们发现这个特定的干细胞群在注入豚尾猕猴后的10天内开始重建血液和免疫系统的所有细胞类型。一年后,研究人员发现了这些细胞的强大分子痕迹,表明新移植系统的持续维持也依赖于这些细胞。

       该研究的合作者,Fred Hutch助理成员,华盛顿大学医学院肿瘤学助理教授Jennifer Adair博士说:“我们能够对移植后的单个血细胞进行跟踪,这对于证明这些细胞确实是干细胞至关重要。”

       Kiem博士说,这种细胞的存在可能使血红蛋白病、艾滋病和白血病的基因治疗变得容易得多。这一发现也可能对造血干细胞移植有重要意义,因为它可以降低移植物抗宿主病的风险,移植物抗宿主病是治疗遗传疾病和白血病过程中在造血干细胞移植后可能发生的致命疾病。

       未来的理想治疗模式将是,通过从人类血液样本中分离干细胞亚群,然后在实验室中改造它们来修复遗传缺陷或控制疾病。一旦注入患者体内,这些细胞就会生长、分裂并分化成重建的健康的血液系统中所有种类的细胞。

       研究小组还使用人类细胞在体外实验中验证了这一发现。他们正在努力将这项发现转化到临床,希望能够将它们整合到正在进行的临床试验中。

       参考资料:

       [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

       

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