干细胞的发现可以改善对白血病和其他疾病的治疗


时间:2019-12-03 19:39:15  次浏览 )

  实验室无法使人类血液干细胞或造血干细胞(HSC)自我更新,这阻碍了白血病和其他血液疾病的治疗进展。

现在,来自加利福尼亚大学洛杉矶分校(UCLA)的一项新研究表明,答案可能在于特定的蛋白质-蛋白质的激活可以大大扩展文化中的HSC。

加州大学洛杉矶分校的研究小组发现一种叫做MLLT3的蛋白质是HSC功能的关键调节因子。该蛋白质以高水平存在于人类胎儿,新生儿和成人的HSC中。但是,培养的HSC的MLLT3水平较低。

在最近的《自然》杂志上,研究人员报告了操纵负责制造这种蛋白质的基因如何导致“可移植” HSC的“扩展了12倍以上”。

该研究论文的高级作者是加州大学洛杉矶分校的分子,细胞和发育生物学教授汉娜·卡·米科拉。她研究HSC已有20多年了。

Mikkola说:“尽管这些年来我们已经对这些细胞的生物学有了很多了解,但仍然存在一个关键挑战:在实验室中使[HSC]自我更新。”

 

她补充说:“我们必须克服这一障碍,才能推动这一领域向前发展。”

 

HSC需要强大的自我复制能力

 

人体的所有组织和细胞都依靠血细胞进行营养和保护。为了完成如此艰巨而繁重的任务,血细胞必须能够自我补充。在成年人中,血细胞和皮肤细胞具有任何组织中最大的补充能力。

造血细胞的工作属于HSC。每天,由于造血干细胞(HSC)的存在,人体还产生了数十亿个新的血细胞,而造血干细胞也能产生免疫细胞。

 
 

HSC驻留在骨髓中,在那里它们自我更新并成熟为不同类型的血液和免疫细胞。

患有某些血液或免疫系统疾病(例如白血病)的人需要新鲜供应的HSC才能制造新细胞。数十年来,医生一直使用骨髓移植来增加其供应。

但是,骨髓移植可以提供解决方案的程度受到限制。例如,并非总是可能找到匹配的供体,否则受体的身体可能会排斥移植的细胞。

可能出现的另一个问题是,移植的HSC数量可能不足以产生足够的血液或免疫细胞来治疗该疾病。

培养的HSC存在的问题

科学家已经尝试在实验室中培养HSC,以替代骨髓移植。但是,移植培养的HSC的各种尝试都遇到了一个共同的问题:科学家从骨髓中去除的HSC很快就失去了自我更新的能力。

一旦HSC失去了自我复制的能力,它们唯一的未来就是要么分化成专门的细胞,要么死亡。

对于这项新研究,Mikkola教授和她的团队研究了由于HSC在实验室中失去自我更新能力的基因发生了什么。
 

他们看到发生这种情况时一些基因关闭了。关闭的基因根据HSC形成的细胞类型而变化。

为了更仔细地研究,研究小组从无法自我复制的成年多能干细胞中生成了HSC样细胞,然后观察了它们的基因活性。

该实验表明,HSC的自我更新能力与MLLT3基因的活性之间存在密切的联系

主动MLLT3是必要条件

看来MLLT3的高表达确保了其蛋白质的大量供应,这具有HSC自我更新所必需的指示。

该蛋白质可在细胞复制自身的同时,帮助HSC的机械继续工作。

进一步的实验表明,在实验室培养的HSC的核中插入一个活性MLLT3基因可以使它们的自我复制能力提高12倍。

 

如果我们考虑治疗一名患者所需的血液干细胞数量,那将是一个很大的数目。”

汉娜·卡·米科拉教授

 

 

其他尝试使HSC在培养物中自我更新的研究也使用了小分子。但是,Mikkola教授及其团队在使用该方法时遇到了问题。

他们发现这些细胞无法维持MLLT3蛋白的水平,并且在该团队将其移植到小鼠中时它们无法正常工作。

结合两种方法

该研究小组发现,将小分子方法与MLLT3基因激活相结合,可以产生能正确整合到小鼠骨髓中的HSC。

这些HSC还产生了所有正确类型的血细胞,并保留了自我更新的能力。

科学家对在实验室中生产可移植HSC的担忧是,确保它们一旦进入体内就可以正确运行。

HSC必须能够以正确的速度自我复制,并且它们不得获得可能导致白血病等疾病的突变。

看来确保MLLT3蛋白的稳定水平可以满足这些要求。

研究人员正在研究更安全,更轻松地操作MLLT3的方法

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