造血幹細胞金庫!胎兒肝臟幹細胞帶有特殊蛋白、增生能力強

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造血幹細胞(hematopoietic stem cells)是可以分化出所有血球類型的細胞,造血幹細胞移植,則是治療特定惡性血液腫瘤與免疫缺陷患者的重要方法,也就是透過比對捐贈者與患者白血球抗原(human leukocyte antigen, HLA)符合、避免發生排斥反應情況下,將正常的造血幹細胞輸入患者體內,取代異常血球的功能。不過這個過程牽涉的機制相當複雜,目前對於幹細胞移植異體後如何啟動正常增生機制仍不了解。

近期一項由麻省總醫院(Massachusetts General Hospital)團隊執行研究,發現造血幹細胞帶有特殊基因特徵,使幹細胞在移植後啟動增生的機制,透過這項發現將來可能可以在體外培養這類細胞,滿足造血幹細胞移植的治療需求。相關成果發佈於《Nature Communications》。

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胎兒肝臟造血幹細胞的增生關鍵

成人體內的造血幹細胞存在骨髓及血液中,不過如果是出生前胎兒,造血幹細胞多出現在肝臟,且這類細胞複製、增生能力相當高。過去研究顯示胎兒肝臟來源的造血幹細胞較取自骨髓者更有利進行移植。

為了瞭解造成肝臟造血幹細胞增生能力的分子特性,研究團隊將 26,407 組胎兒細胞樣本進行轉錄及蛋白層次分析,樣本中約含有 7,000 個有功能的造血幹細胞,得以從這些細胞比對出影響其增生能力的主導基因。 

比對後發現帶有 CD201 蛋白(又稱 EPCR,全名 endothelial protein C receptor)的幹細胞表現出活躍的增生能力,CD201 由 PROCR 基因轉譯生成。在小鼠模型中,篩選細胞表面有表現 CD201 的幹細胞移植至免疫缺陷的小鼠,輸入後的細胞生長較佳。

篩選幹細胞活性的生物標記

這項研究提出造血幹細胞特殊的蛋白標記,對於評估移植反映後細胞活性是重要參考,未來可以利用生物標記篩選移植造血幹細胞的細胞品質,將篩選出帶有 CD201 蛋白細胞純化、並在體外培養,作為移植用途。如此不但能增加移植細胞來源,也能提供安全性更高、降低排斥反應的移植治療。

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參考資料:
1. https://www.massgeneral.org/news/press-release/New-findings-bone-marrow-stem-cell-transplant-patients-with-blood-related-diseases
2. Nature Communications, 2022; https://www.nature.com/articles/s41467-022-28616-x

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