实验室大量生产的血液干细胞

研究人员已经设法在实验室中使用胶中发现的令人惊讶的简单成分来培养大量造血干细胞。当注入小鼠体内时,这些细胞开始产生血液的关键成分。

加拿大多伦多玛格丽特亲王癌症中心的干细胞生物学家约翰·迪克(John Dick)说:“这一发现是非常令人惊讶和令人兴奋的。”

如果该技术可以应用于人类,则可以用于培养血干细胞,用于患有白血病等血液癌症的人,其免疫系统已被化学疗法破坏。该方法还可以提供一种更安全的方法来治疗患有血液病(例如镰状细胞病)的人,这些人目前在接受骨髓移植之前必须经过危险的手术。

数十年来,研究人员一直在尝试在实验室中培养大量的“造血”血液干细胞(HSC),这些细胞会自我再生并产生其他血液成分。但是直到现在,还没有人能够产生将其重新引入体内后能可靠植入“或开始产生血细胞”所需的数量。

东京大学和加利福尼亚州斯坦福大学的团队的干细胞生物学家中广裕弘(Hiromitsu Nakauchi)于5月29日在《自然》杂志上发表了他的团队如何成功地将HSCs植入小鼠的报道。研究人员首先在一个月内将一组小鼠HSC扩增至原始水平的近900倍,然后将它们移植回另一组小鼠中,在那里它们得以繁衍并发展成血液成分。他说:“这是我的人生目标。”

通常,动物免疫系统会试图破坏与基因不匹配的供体细胞。这就是为什么在大多数移植之前必须消除或抑制免疫系统的原因。但是,当Nakauchi将细胞注入具有完整免疫系统的健康小鼠体内时,他说,由于引入了大量的细胞,这些细胞可能会蓬勃发展。Nakauchi现在正在致力于使该技术适应人类HSC的生长。

马萨诸塞州波士顿哈佛医学院的干细胞生物学家乔治·戴利(George Daley)说,这项研究提供了最好的证据,表明实验室培养的HSCs可以存活超过几天并重新植入体内时可以植入。致力于扩大HSC。他说:“这是令人印象深刻的数据。”

纽约市阿尔伯特·爱因斯坦医学院的血液学家保罗·弗雷内特(Paul Frenette)说:“他的扩张水平可能会对诊所产生巨大影响。”

魔术材料

研究人员在实验室中寻找大量生长HSC的方法,但他们尝试使用生长因子却没有成功。但是Nakauchi发现,这些细胞无法存活的原因是细胞生长所在的培养基中的杂质,一种叫做白蛋白的人类血液蛋白。Nakauchi说,这些杂质(主要是免疫细胞释放的蛋白质)阻止了细胞的生长。他说:“由于这些杂质,浪费了很多金钱,时间和精力!”

Nakauchi筛选了他认为可以替代白蛋白的一堆聚合物,并发现通常用于胶水的一种称为聚乙烯醇(PVA)的合成化合物起到了作用。PVA也已经用于培养胚胎和胚胎干细胞。挺容易的。人们可以去Safeway上胶, Nakauchi说。他说,实验室版本的PVA比超市中的PVA更好,而且用于片剂包衣的聚合物被监管机构认为是无毒的。

加拿大温哥华的特里·福克斯实验室(Terry Fox Laboratory)的干细胞和癌症研究员康妮·埃夫斯(Connie Eaves)等人热衷于尝试这项技术。但是,Eaves警告说,目前还不清楚它是否能与人类细胞一起使用。

Nakauchi的发现可能会重新引起人们对HSC另一来源的关注。2017年,戴利(Daley)将人类皮肤细胞重编程为诱导性多能干(iPS)细胞,然后发育为非常接近血液干细胞的细胞2。与通过供体的骨髓移植获得iPS细胞相比,使用iPS细胞制造HSCs的优势在于它们可以由患者自身的细胞制成,而无需基因匹配的供体。但是戴利一直在努力地在实验室中培养大量这些细胞。Nakauchi的方法可能会改变这一点。他说:“这种方法适用于人类细胞,可能会非常有帮助。”

避免“升级”?/ b>

Nakauchi团队还证明,小鼠无需先进行破坏或抑制其免疫系统的过程即可接受供体HSC,这被称为调节。

患有遗传性血液疾病(例如镰状细胞病)的人有时会接受来自供体的骨髓移植治疗。由于供体,即使是兄弟姐妹,也不是遗传匹配的,因此患者首先必须进行调节以阻止其身体排斥供体细胞。但是这种调节增加了供体HSC攻击宿主组织的风险,这是一种潜在的致命疾病。它还可能使人不育并阻碍儿童的成长。

通过在圣拉斐尔研究使用HSC进行基因治疗的Luigi Naldini说,通过移植“大剂量” HSC减少适应条件的想法很有吸引力,但首先需要在小鼠中然后在人类中进行进一步的测试。意大利米兰的医院。

而且,如果Nakauchi技术适用于人类细胞,研究人员还可以从患者身上提取HSC,并使用基因编辑工具纠正任何致病突变,然后再将细胞重新引入患者体内。Nakauchi说,由于这些细胞将来自患者而不是不匹配的供体,因此无需进行调节。

自然570,17-18(2019)

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