發布日期：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）的科學家們在非人靈長類中的研究發現，血液干細胞的一個亞群足以實現血液和免疫系統所有細胞的再生。這個亞群占傳統移植血液干細胞數量的5％。

這項發現有可能徹底改變血液干細胞移植以及基于自體干細胞的細胞和基因療法。以往認為，血液干細胞的幾種亞型在不同的時間點參與血液系統更新，維持健康的血液系統。而這項研究發現，一種細胞就足以完成所有這些任務。

▲Hans-Peter Kiem博士（圖片來源：Kiem實驗室官方網頁）

Fred Hutch干細胞和基因治療項目的治療和主任，通訊作者Hans-Peter Kiem博士說：“這一發現令人驚訝。我們曾認為有多種類型的血液干細胞在重建血液和免疫系統中扮演不同的角色。而這個亞群可以包攬所有工作。”

雖然這項研究是在非人靈長類動物中進行的，但研究表明新鑒定的細胞對應于人血細胞的一個亞型，在體外測試時，人源細胞與非人靈長類細胞表現相同。過去在小鼠中的研究曾報道過一種全能血液干細胞的亞型，但是沒有與其匹配的人類亞型。

血液干細胞是健康人體的基石。它們生長并分化成構成血液和免疫系統的所有細胞（T細胞，B細胞，血小板，等等）。糾正血液干細胞疾病或創造更健康的血液干細胞是基因治療和基因編輯領域的焦點。

使用哪種類型的血液干細胞進行治療是最有效的，這一直是個懸而未決的問題。找到最好的細胞目標將意味著更有效地降低細胞移植的副作用。

▲Stefan Radtke博士（圖片來源：Kiem實驗室官方網頁）

論文第一作者，Fred Hutch基礎實驗室的博士后Stefan Radtke博士說：“用于干細胞基因治療的金標準靶細胞群是具有標記CD34的細胞。但我們使用了兩個額外的標記來進一步區分不同細胞亞群，將這類細胞和其他血液干細胞區分開來。”

Fred Hutch團隊使用三種蛋白質標記物來區分血液干細胞亞群，他們發現，占總血液干細胞數量約5％的一個亞群（標記為CD34 + CD45RA-CD90 +）承擔了血液系統早期恢復和持續維持新建的血液系統的所有任務。

研究小組用慢病毒對血液干細胞進行了基因修飾，對其進行體內示蹤。通過追蹤血液中成千上萬的細胞，他們發現這個特定的干細胞群在注入豚尾獼猴后的10天內開始重建血液和免疫系統的所有細胞類型。一年后，研究人員發現了這些細胞的強大分子痕跡，表明新移植系統的持續維持也依賴于這些細胞。

▲Jennifer Adair博士（圖片來源：Kiem實驗室官方網頁）

該研究的合作者，Fred Hutch助理成員，華盛頓大學醫學院腫瘤學助理教授Jennifer Adair博士說：“我們能夠對移植后的單個血細胞進行跟蹤，這對于證明這些細胞確實是干細胞至關重要。”

Kiem博士說，這種細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。這一發現也可能對造血干細胞移植有重要意義，因為它可以降低移植物抗宿主病的風險，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胞移植后可能發生的致命疾病。

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胞亞群，然后在實驗室中改造它們來修復遺傳缺陷或控制疾病。一旦注入患者體內，這些細胞就會生長、分裂并分化成重建的健康的血液系統中所有種類的細胞。

研究小組還使用人類細胞在體外實驗中驗證了這一發現。他們正在努力將這項發現轉化到臨床，希望能夠將它們整合到正在進行的臨床試驗中。

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