生物通报道:来自斯坦福大学医学院血液学系,病理学系,以及干细胞生物与再生医学研究院(Institute for Stem Cell Biology and Regenerative Medicine,生物通注)的研究人员分离出了一种人类血细胞,是血液中所有细胞的“曾祖父”,这对于血细胞研究,干细胞研究,以及血癌和其它血液疾病的治疗都带来了新的希望。这一研究成果公布在《Cell Stem Cell》杂志上。
领导这项研究的是斯坦福大学的干细胞生物学与再生医学研究院的主任Irving L. Weissman博士,他一直致力于研究小鼠血液中每种细胞在血液系统发生树上的定位。目前他已确定了从造血干细胞到多能祖细胞,再到更为专化的定向祖细胞,以及最终形成的红细胞、血小板和白细胞在系统发生树上的位置。
在这项研究中,研究人员分离得到的这种细胞被称为多能祖细胞(multipotent progenitor,生物通注),可以象造血干细胞一样可以生长为任意其它的血细胞,但又不具有造血干细胞的某些功能。这一发现填补了人类血液细胞系统树的一个重要空白。
文章的第一作者Ravindra Majeti表示,哺乳动物的血细胞主要包括红细胞、白细胞和血小板三类细胞,它们均起源于造血干细胞。此前一般把各类血细胞的产生过程(造血过程)分为造血干细胞(hemopietic stem cells),定向祖细胞(committed progenitors,只能成长为某一类型的血细胞,如白细胞或红细胞),前体细胞(precursors)及成熟血细胞等阶段。而研究人员从鼠血液中分离出了多向祖细胞(multipotent progenitor,一种可以成长为任何成熟血细胞但无自我复制能力的细胞),这说明在造血干细胞与定向血原细胞阶段间存在着一个多向血原细胞阶段,这使人类对血细胞的系统生成有了更完整、深入的了解。
这一发现——分离并对这一细胞的研究——能实际应用到人类疾病上,首先对这种祖细胞在血液中生成及作用的详细机制的深入了解有助于对白血病等血液疾病进行更有效地治疗。例如,在白血病的形成原因方面,科学家此前曾怀疑是基因变异引起的造血干细胞工作异常,现在看来,造成白血病的可能是多向祖细胞,它经过某些变异,可能演变为急性骨髓性白血病干细胞。如果进一步研究确认真是如此的话,治疗白血病就必须破坏这些急性骨髓性白血病干细胞。
另外一个应用就是在骨髓移植方面,掌握了人类祖细胞也就意味着研究人员能在一个实验器皿中获得血液中所有的细胞类型,科学家们能从中挑选出对于移植最有利的细胞来。
但是Majeti也表示目前这一从小鼠身上获得的研究成果不可能完全适用于人类血液细胞,因此有必要对人类血液细胞进行更进一步的研究。
(生物通:万纹)
原文检索:
Cell Stem Cell, Vol 1, 635-645, 13 December 2007
Identification of a Hierarchy of Multipotent Hematopoietic Progenitors in Human Cord Blood
『Abstract』
附:
血细胞及其功能
血细胞包括红细胞、白细胞和血小板三类细胞,它们均起源于造血干细胞。在个体发育过程中,造血器官有一个变迁的程序。在胚胎发育的早期,是在卵黄囊造血,从胚胎第二个月开始,由肝、脾造血;胚胎发育到第五个月以后,肝、脾的造血活动逐渐减少,骨髓开始造血并逐渐增强;到婴儿出生时,几乎完全依靠骨髓造血,但在造血需要增加时,肝、脾可再参与造血以补充骨髓功能的不足。因此,此时的骨髓外造血具有代偿作用。儿童到4岁以后,骨髓腔的增长速度已超过了造血组织增长的速度,脂肪细胞逐步填充多余的骨髓腔。到18岁左右,只有脊椎骨、肋骨、胸骨、颅骨和长骨近端骨骺处才有造血骨髓,但造血组织的总量已很充裕。成年人如果出现骨髓外造血,已无代偿的意义,而是造血功能紊乱的表现。
造血过程,也就是各类血细胞的发育、成熟的过程,是一个连续而又区分为阶段的过程。首先是造血干细胞(hemopietic stem cells)阶段,处于这一阶段的造血细胞为干细胞,它们既能通过自我复制(self renewal)以保持本身数量的稳定,又能分化形成各系定向祖细胞(committed progenitors);第二个阶段是定向祖细胞阶段,处于这个阶段的造血细胞,进一步分化方向已经限定,它们可以区分为:红系祖细胞,即红系集落形成细胞(CFU-E),粒-单核系祖细胞(CFU-GM),巨核系祖细胞( CFU-MK)和 TB淋巴系祖细胞(CFU-TB);第三个阶段是形态可辩认的前体细胞(precursors)阶段,此时的造血细胞已经发育成为形态上可以辨认的各系幼稚细胞,这些细胞进一步分别成熟为具有特殊细胞功能的各类终末血细胞,然后释放进入血液循环。造血细胞在经历上述发育成熟过程中,细胞自我复制的能力逐渐降低,而分化、增殖的能力逐渐增强,细胞数量逐步增大(图)

图 造血细胞发育模式图