利用造血干细胞再生能力的关键蛋白

【字体: 时间:2014年12月12日 来源:生物通

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  最近,加州大学洛杉矶分校(UCLA)的科学家首次发现一种蛋白质,在调节人造血干细胞如何复制的过程中,起着关键的作用。相关研究结果发表在最近的《Journal of Clinical Investigation》杂志。

  

生物通报道:最近,加州大学洛杉矶分校(UCLA)的科学家首次发现一种蛋白质,在调节人造血干细胞如何复制的过程中,起着关键的作用。

这一发现,为我们更好了解这个蛋白如何控制造血干细胞生长和再生,奠定了基础,并能促使更有效治疗方法的开发,用于许多不同的血液疾病和癌症。

相关研究结果,由Eli和Edythe Broad再生医学和干细胞研究中心(Eli & Edythe Broad Center of Regeerative Medicine & Stem Cell Reasearch)成员John Chute博士带领,发表在最近的《Journal of Clinical Investigation》杂志。

造血干细胞(HSCs)是血液生成细胞,具有自我更新和产生血液系统所有分化细胞(充分发育的细胞)的卓越能力。HSC移植每年为成千上万的患者提供了有效的治疗方法。然而,移植的HSCs在它们到达人骨髓之后通过什么过程进行复制,我们知之甚少。在这项研究中,作者发现,一个细胞表面蛋白(称为蛋白酪氨酸磷酸酶sigma,PTP-sigma),可调节称为植入(engraftment)的关键过程,这个过程意指,在移植后HSCs如何开始生长并生产健康的血细胞。

本文第一作者、Chute实验室研究生Mamle Quarmyne表明,PTP-sigma是在很大一部分小鼠和人类造血干细胞上产生(表达)的。她进一步表明,在小鼠中删除PTP-sigma,可显著增加HSCs植入移植后小鼠的能力。

在一项补充性研究中,Quarmyne表明,选择不表达PTP-sigma的人全血HSCs,会致使移植后免疫缺陷小鼠中的HSC植入增加15倍。总之,这些研究表明,PTP-sigma可抑制正常的HSC植入能力,靶向阻断HSC,可能会大大提高移植后小鼠和人类的HSC植入。

Chute及其同事进一步表明,PTP-sigma可通过抑制一个蛋白——RAC1(已知能促进移植后的HSC植入),来调节HSC的功能。

本文资深作者、UCLA血液学/肿瘤学和放射肿瘤学教授Chute称:“这些发现具有巨大的治疗潜力,因为我们确定了HSCs上的一个新受体——PTP-sigma,它可以专门作为一种手段,有效地提高移植HSCs在患者体内的植入。这种方法也可以加速接受化疗和/或放疗癌症患者的血液系统恢复,因为这些手术也能抑制血液和免疫系统。”

Chute的研究小组目前正与UCLA研究人员合作,检测这些小分子特异性抑制血液干细胞上PTP-sigma的能力。如果这些研究是成功的,他们的目标是,在不久的将来将这些结果转化为临床试验。

(生物通:王英)

延伸阅读:造血干细胞发育不可或缺的蛋白

生物通推荐原文摘要:
Protein tyrosine phosphatase–σ regulates hematopoietic stem cell–repopulating capacity
Abstract:Hematopoietic stem cell (HSC) function is regulated by activation of receptor tyrosine kinases (RTKs). Receptor protein tyrosine phosphatases (PTPs) counterbalance RTK signaling; however, the functions of receptor PTPs in HSCs remain incompletely understood. We found that a receptor PTP, PTPσ, was substantially overexpressed in mouse and human HSCs compared with more mature hematopoietic cells. Competitive transplantation of bone marrow cells from PTPσ-deficient mice revealed that the loss of PTPσ substantially increased long-term HSC-repopulating capacity compared with BM cells from control mice. While HSCs from PTPσ-deficient mice had no apparent alterations in cell-cycle status, apoptosis, or homing capacity, these HSCs exhibited increased levels of activated RAC1, a RhoGTPase that regulates HSC engraftment capacity. shRNA-mediated silencing of PTPσ also increased activated RAC1 levels in wild-type HSCs. Functionally, PTPσ-deficient BM cells displayed increased cobblestone area–forming cell (CAFC) capacity and augmented transendothelial migration capacity, which was abrogated by RAC inhibition. Specific selection of human cord blood CD34+CD38–CD45RA–lin– PTPσ– cells substantially increased the repopulating capacity of human HSCs compared with CD34+CD38–CD45RA–lin– cells and CD34+CD38–CD45RA–lin–PTPσ+ cells. Our results demonstrate that PTPσ regulates HSC functional capacity via RAC1 inhibition and suggest that selecting for PTPσ-negative human HSCs may be an effective strategy for enriching human HSCs for transplantation.

 

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