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Nature:血液干细胞在体外大量繁殖的秘诀竟然是
发布时间:2019-06-15 03:11

    

  两年前,美国哈佛医学院的干细胞生物学家George Daley在实验室培养皿中将成熟细胞转化为原始血细胞,创造了像血液干细胞一样的人体细胞。该研究给需要骨髓移植的白血病患者带来了希望。如今,另一科学团队发现,即便不是自己的细胞也能够培养出不产生免疫排斥的造血干细胞(HSCs)。

  日本干细胞生物学家Hiromitsu Nakauchi领导着东京大学和加州斯坦福大学的研究团队,先在一个月内将一组小鼠造血干细胞扩大到原来水平的近900倍,然后移植到另一组免疫功能健全的小鼠体内,并且成功生产出健康血液。值得一提的是,这其中的关键因素竟是胶水中常见成分。最新的研究成果发表在《Nature》杂志上。这种方法为血液疾病患者带来了更为安全的治疗方法。

  多年以来,研究人员一直努力在实验室中培养大量造血干细胞。血液干细胞具有自我再生能力,并且能够产生其他的血液成分。一般动物的免疫系统会试图破坏与基因不匹配的供体细胞 (免疫排斥)。这就是为什么大多数移植前必须消除或抑制免疫系统。

  患有遗传性血液疾病 (如镰状细胞病)的人有时会接受捐赠者的骨髓移植治疗。由于捐赠者,甚至兄弟姐妹都不是完全遗传匹配,患者首先必须进行调理以阻止移植后的免疫排斥。但调理会增加供体HSCs攻击宿主组织的风险,这是一种潜在的致命疾病。它还可以使人们不育并阻碍儿童的成长。

  研究人员曾经尝试利用生长因子来寻找大量培养造血干细胞的方法,但是并没有取得多大的效果。他们发现,干细胞无法存活的原因是细胞生长介质中含有一种叫做白蛋白的人类血液蛋白质。这些杂质主要是由免疫细胞释放,它们的存在阻碍了干细胞的生长。

  Nakauchi表示:“正是因为生长介质中的白蛋白,多少金钱、时间和精力被浪费了!”

  于是,研究人员筛选出可以替代白蛋白的聚合物,并发现一种叫做聚乙烯醇(PVA)的合成化合物。PVA是胶水中的常见物质,不为人知的是,PVA还被用于培养胚胎和胚胎干细胞。实验室生产的PVA比超市生产的效果更好,而且这种用于片剂涂料的聚合物被监管机构认证是无毒害的。Nakauchi的研究小组还证明,小鼠可以在不抑制或者破坏自身免疫系统的情况下接受供体造血干细胞。

  接受供体HSCs,而不需要首先进行消除或抑制其免疫系统的过程。两年前,George Daley的研究优势在于,它们可以由病人自己的细胞制造,而不需要基因匹配的供体。但问题是他无法大量培育这种细胞。而Nakauchi的方法或将改变这一点。

  如果这项技术可以应用于人类,它就可以用来培育血液干细胞,用于白血病等免疫系统已被化疗破坏的血癌患者。这种方法还为在接受骨髓移植前必须接受高风险手术的血液疾病患者提供一种更安全的治疗方法。当然,这一切还需要进一步开展人体的安全性试验。



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