Cell聚焦造血干细胞微环境

【字体: 时间:2014年07月07日 来源:生物通

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  7月4日Cell杂志以“SnapShot: The Hematopoietic Stem Cell Niche”为题,描述了主要的造血干细胞微环境元件:骨内区、脉管系统、造血结果,并从中概述了微环境对造血干细胞运动性,以及在恶性肿瘤中的作用。

  生物通报道:骨髓微环境能调控造血干细胞(hematopoietic stem cell,HSC)的功能,保护造血干细胞被用尽。近年来这一方面的研究成果不断,一些技术进步也促进了我们对于微环境结构和功能组织的理解。

7月4日Cell杂志以“SnapShot: The Hematopoietic Stem Cell Niche”为题,介绍了这一方面的新成果,描述了主要的造血干细胞微环境元件:骨内区、脉管系统、造血结果,并从中概述了微环境对造血干细胞运动性,以及在恶性肿瘤中的作用。

在微环境(Niche)这一概念还未面世之前,科学家们已确定了大量干细胞的生成及分化机制,然而在造血干细胞制造研究领域却仍然进展缓慢,这其中一个关键性的障碍就是对于体内造血干细胞所处的微环境知之甚少。

近十年来,科学家们一直致力于探究干细胞小环境,2012年一组研究人员利用一种系统性的条件遗传学方法,对体内造血干细胞生存及生长的小环境进行了鉴别,由此识别出了维持造血干细胞小环境必需的干细胞因子的细胞来源。

这是第一次真正揭示出对维持体内造血干细胞微环境起关键性作用的细胞,这一研究发现表明造血干细胞存在于一个血管周围的小环境中,在该小环境中,多种细胞类型表达能够促进其维持的因子。

其后来自哥伦比亚大学医学中心的研究人员确定了一条调控神经干细胞定位和释放的分子信号通路。

在此之前,普遍的观点认为神经干细胞受到微环境组成元件的调控,想象上认为是通过释放诸如细胞因子等化学诱导剂。然而这项研究表明干细胞特性是依赖于这一机制。这一发现不仅对于神经干细胞研究有益,而且能促进科学家们对干细胞与微环境互作的信号通路有了更深的理解。

同时,研究人员发现当造血干细胞衰老时,表观基因组(epigenome)变化让这些细胞发生变化:身体免疫反应下降、增加产生贫血症和某些白血病的风险。

他们利用一种高通量的深度表观基因组测序技术,分析来自年轻小鼠和年老小鼠的这些干细胞样品,并且也通过移植这些不同的干细胞样品到经过辐射处理而缺乏所有血细胞的小鼠体内,来测量它们如何能够很好地替换这些动物的血细胞供应。

结果发现在造血干细胞衰老期间,DNA甲基化靶向的基因与一种不同类型的被称作多梳抑制复合物2(polycomb repressive complex 2, PRC2)的表观遗传调节物相关联。PRC2通过修饰组蛋白而形成一种在造血干细胞中断开但在形成特异性血细胞的的祖细胞中闭合的开关。

今年造血干细胞研究获得了长足进展,来自波士顿儿童医院研究人员通过从小鼠获得的成熟血细胞,利用八个基因(转录因子)将其编程成为造血造血干细胞(HSCs),研究人员将其称为诱导造血干细胞(iHSCs)。

血细胞的生成过程是:从干细胞到祖细胞,到成熟效应细胞,在一系列的小鼠移植实验中,研究人员发现Hlf,Runx1t1,PBX1,LMO2,Zfp37和Prdm5再加上另外两个因素Mycn和Meis1,足以重新编程两种血祖细胞成为iHSCs。

这也从一个侧面进一步表明了造血干细胞微环境对这种细胞维持干性和成熟分化的重要影响。(生物通:万纹)

原文摘要:

SnapShot: The Hematopoietic Stem Cell Niche


The bone marrow microenvironment regulates hematopoietic stem cell (HSC) function and protects HSCs from exhaustion. Technological advances have expanded understanding of the microenvironment’s structural and functional organization. Here, we describe three major HSC niche components: the endosteal zone, the vasculature, and hematopoietic progeny. Roles for the microenvironment in HSC mobilization and in malignancy are presented.
 

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