移植后能長期造血 人造骨髓研究再獲突破
2月22日，科技日報記者從中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院獲悉，該院王金勇研究員團隊和廣州醫(yī)科大學(xué)教授張夢云團隊合作，首次通過干細胞基因編輯手段操縱3個重要造血調(diào)控基因Runx1、Hoxa9和Hoxa10的組合表達，成功在老鼠實驗中獲得具有移植能力的人造骨髓種子細胞，且移植后能夠?qū)崿F(xiàn)在野生型動物體內(nèi)高度嵌合，長期、多譜系造血。相關(guān)成果近日刊發(fā)于國際干細胞學(xué)會會刊《干細胞報告》。
骨髓移植即造血干細胞移植，主要用來治療多種惡性血液腫瘤和地中海貧血癥等血液單基因遺傳病。然而，造血干細胞移植的細胞來源主要是配型成功的血緣或非血緣供者的骨髓、外周血或者臍帶血，來源限制條件多，數(shù)量有限，且成本高昂。接受異體骨髓移植的患者常常出現(xiàn)免疫排斥反應(yīng)，影響生存質(zhì)量。
“多能干細胞，包括天然的人胚胎干細胞和誘導(dǎo)型多能干細胞等，是一種可以長期培養(yǎng)擴增、能分化成所有人體細胞類型的干細胞。”王金勇介紹，結(jié)合基因編輯技術(shù)，理論上可以實現(xiàn)誘導(dǎo)干細胞分化獲得人造骨髓種子細胞，從而讓眾多患者擺脫尋找供者骨髓的困境。
衡量人造骨髓是否有用，首先需要在免疫系統(tǒng)完備的動物體內(nèi)移植成功。研究團隊通過同源重組的方法構(gòu)建了可誘導(dǎo)表達轉(zhuǎn)錄因子Runx1、Hoxa9和Hoxa10組合的胚胎干細胞系，并基于“體外再生種子細胞，體內(nèi)發(fā)育成熟”的兩步法策略，將體外分化產(chǎn)生的造血種子細胞移植到經(jīng)過預(yù)處理的野生型小鼠體內(nèi)。結(jié)果顯示，移植的造血種子細胞在受體鼠的外周血、骨髓、脾臟等多個組織器官中可長期輸出完整的單核髓系、B細胞譜系和T細胞譜系等細胞類型。單細胞測序聚類結(jié)果進一步顯示，移植后受體鼠的外周血中再生的髓系細胞、B細胞和T細胞，與天然發(fā)育來源的細胞群具有相似的轉(zhuǎn)錄譜特征。
為了解析人造骨髓種子細胞長期植入的細胞學(xué)機制，研究團隊進一步在受體鼠的骨髓中檢測到干細胞來源的髓系祖細胞和淋系祖細胞。二次移植實驗證實，這些再生的祖細胞具有長期再生多種血液譜系細胞的能力。
“這些人造骨髓種子細胞在宿主免疫系統(tǒng)競爭的前提下，成功植入動物體內(nèi)并穩(wěn)定維持長達6個月以上，相當于人類20年以上，并分化輸出各種單核、粒細胞和淋巴細胞?！蓖踅鹩卤硎?，而且，多批次獨立移植實驗沒有發(fā)現(xiàn)致瘤現(xiàn)象，初步證實了人造骨髓種子細胞的安全性。
該研究成果給人造骨髓種子細胞代替?zhèn)鹘y(tǒng)骨髓移植細胞來源帶來希望，未來有望建立人造骨髓干細胞庫，為眾多患者提供“現(xiàn)貨式”治療。
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