控制HSC自我更新的关键基因

　　

生物通报道：最近，由美国密歇根大学生命科学学院带领的一项研究，发现了一个基因，对于控制身体从造血干细胞制备血细胞和免疫细胞的能力，是至关重要的。

这一研究结果，发表在四月十三日的《Journal of Clinical Investigation》杂志，对于身体如何产生并维持一种健康血液供应和免疫系统的根本机制，提供了新的见解。延伸阅读：著名学者：LncRNA控制造血干细胞功能。

这一发现除了帮助科学家更好地了解人体基本过程之外，还对Ash1l基因在已知与同一基因家族其他成员相关癌症（如白血病）或Ash1l基因可能高表达或突变的癌症中的潜在作用，提供了新的调查线索。

本文资深作者、生命科学研究院副教授Ivan Maillard说：“当身体出现故障时，如果我们想制定干预措施，就必需了解这个基本机制在一个健康人当中是如何发挥功能的。”

他说：“白血病是一种人体造血组织肿瘤，所以这是我们下一步计划研究的一个明显部位。如果我们发现，Ash1l发挥一定作用，那就可以尝试用药物来阻止或减缓其活性。”

研究生Morgan Jones和Jennifer Chase是该研究的共同第一作者。

在白血病和骨髓衰竭失调疾病中，造血干细胞功能失调是众所周知的。造血干细胞也可以通过高剂量的癌症化疗和放疗而被破坏。通过骨髓移植更换这些细胞，是唯一广泛确立的人类患者干细胞相关疗法。

但即使不存在疾病的情况下，血细胞也需要不断地更换——大部分血细胞持续时间从几天到几个月，这取决于它们的类型。

五年多来，Maillard和他的合作者发现，Ash1l基因在调节这些造血干细胞的维护和自我更新潜力方面，起着一种以前未知、但却根本性的作用。

Ash1l（Absent, small or homeotic 1-like）基因属于一个基因家族，该家族还包括MLL1（Mixed Lineage Leukemia 1）基因——在白血病患者中经常突变的一个基因。该研究发现，这两个基因有助于血液更新；缺乏一个基因或另外一个基因的小鼠表现出轻度缺陷，但同时缺乏这两个基因，可导致灾难性的缺陷。

Maillard说：“我们现在有明确的证据表明，这些基因携手共同发展一种健康的血液系统。”

他实验室对该基因的研究，开始于本文共同作者、密歇根大学医学院人类遗传学系主任Sally Camper教授的提示。Camper一直都在调查Ash1l在内分泌和生殖器官中的作用，并看到了“造血组织也可能受到影响”的线索。

该研究发现，Ash1l基因敲除小鼠在早期发育过程中有正常数量的造血干细胞，但在成熟期却缺乏干细胞，这是细胞不能够正确保持在骨髓中的一个标志。

骨髓移植后，Ash1l缺陷的干细胞无法建立正常的血液更新。此外，Ash1l缺陷的干细胞竞争不过骨髓中的正常造血干细胞，并容易脱落。

Ash1l可调节多个下游“同源异型”基因的表达，这有助于确保一个发育有机体保持正确的解剖结构。

Maillard说：“这一研究领域真正展示了我们从人类患者和实验室环境中所获得的知识之间的动态相互作用。”

美国在广岛和长崎投下原子弹之后，医生发现，被辐射的患者不能产生新的白血细胞以抵御感染。随后的小鼠实验表明，来自健康动物的骨髓移植到受辐射健康动物后，可以更新它们制造新血细胞的能力。该技术最终被开发用于人类患者，包括那些造血干细胞被癌症治疗杀死的患者。但工作继续是在实验室设置中进行的。

Maillard说：“通过基于果蝇和小鼠研究继续调查这一基本机制，我们正在帮助解开血液更新的复杂机械，也为从现在5、10或20年以后的新人类疗法奠定基础。”

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Ash1l controls quiescence and self-renewal potential in hematopoietic stem cells
Abstract: Rapidly cycling fetal and neonatal hematopoietic stem cells (HSCs) generate a pool of quiescent adult HSCs after establishing hematopoiesis in the bone marrow. We report an essential role for the trithorax group gene absent, small, or homeotic 1-like (Ash1l) at this developmental transition. Emergence and expansion of Ash1l-deficient fetal/neonatal HSCs were preserved; however, in young adult animals, HSCs were profoundly depleted. Ash1l-deficient adult HSCs had markedly decreased quiescence and reduced cyclin-dependent kinase inhibitor 1b/c (Cdkn1b/1c) expression and failed to establish long-term trilineage bone marrow hematopoiesis after transplantation to irradiated recipients. Wild-type HSCs could efficiently engraft when transferred to unirradiated, Ash1l-deficient recipients, indicating increased availability of functional HSC niches in these mice. Ash1l deficiency also decreased expression of multiple Hox genes in hematopoietic progenitors. Ash1l cooperated functionally with mixed-lineage leukemia 1 (Mll1), as combined loss of Ash1l and Mll1, but not isolated Ash1l or Mll1 deficiency, induced overt hematopoietic failure. Our results uncover a trithorax group gene network that controls quiescence, niche occupancy, and self-renewal potential in adult HSCs.