造血干细胞(hematopoietic stem cells)是可以分化出所有血球类型的细胞,造血干细胞移植,则是治疗特定恶性血液肿瘤与免疫缺陷患者的重要方法,也就是透过比对捐赠者与患者白血球抗原(human leukocyte antigen, HLA)符合、避免发生排斥反应情况下,将正常的造血干细胞输入患者体内,取代异常血球的功能。不过这个过程牵涉的机制相当复杂,目前对于干细胞移植异体后如何启动正常增生机制仍不了解。
近期一项由麻省总医院(Massachusetts General Hospital)团队执行研究,发现造血干细胞带有特殊基因特征,使干细胞在移植后启动增生的机制,透过这项发现将来可能可以在体外培养这类细胞,满足造血干细胞移植的治疗需求。相关成果发布于《Nature Communications》。
ASH 2021 亮点:如何将干细胞改造为免疫治疗工具?(基因线上国际版)胎儿肝脏造血干细胞的增生关键
成人体内的造血干细胞存在骨髓及血液中,不过如果是出生前胎儿,造血干细胞多出现在肝脏,且这类细胞复制、增生能力相当高。过去研究显示胎儿肝脏来源的造血干细胞较取自骨髓者更有利进行移植。
为了了解造成肝脏造血干细胞增生能力的分子特性,研究团队将 26,407 组胎儿细胞样本进行转录及蛋白层次分析,样本中约含有 7,000 个有功能的造血干细胞,得以从这些细胞比对出影响其增生能力的主导基因。
比对后发现带有 CD201 蛋白(又称 EPCR,全名 endothelial protein C receptor)的干细胞表现出活跃的增生能力,CD201 由 PROCR 基因转译生成。在小鼠模型中,筛选细胞表面有表现 CD201 的干细胞移植至免疫缺陷的小鼠,输入后的细胞生长较佳。
筛选干细胞活性的生物标记
这项研究提出造血干细胞特殊的蛋白标记,对于评估移植反映后细胞活性是重要参考,未来可以利用生物标记筛选移植造血干细胞的细胞品质,将筛选出带有 CD201 蛋白细胞纯化、并在体外培养,作为移植用途。如此不但能增加移植细胞来源,也能提供安全性更高、降低排斥反应的移植治疗。
延伸阅读:干细胞也能做人造肉?动物基因工程迎来培养肉技术最后一哩路参考资料:
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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