调控内质网应激助力造血干细胞动员：开辟血液疾病治疗新路径

为解决造血干细胞（HSC）移植中动员效果不佳的问题，研究人员开展了关于 SERCA 介导的内质网（ER）应激对 HSC 动员影响的研究。结果发现 BHQ 可促进 HSC 动员，该研究为改进干细胞疗法提供新思路。

　　在医学领域，造血干细胞（Hematopoietic Stem Cell，HSC）移植是治疗多种恶性血液疾病和遗传疾病的有效手段。然而，当前 HSC 移植面临着一个棘手的问题：在稳态下，HSCs 大多 “定居” 在骨髓微环境中，外周血中数量极少，难以满足移植需求。虽然现有方法，如使用粒细胞集落刺激因子（Granulocyte Colony-Stimulating Factor，G-CSF）或联合 C-X-C 趋化因子受体 4（C-X-C Chemokine Receptor Type 4，CXCR4）抑制剂普乐沙福（Plerixafor）进行动员，但仍有相当比例的患者无法获得足够数量的 HSCs，而且反复动员还会带来副作用，加重患者负担。

为了攻克这一难题，复旦大学的研究人员展开了深入研究。他们将目光聚焦在内质网应激（Endoplasmic Reticulum Stress，ER 应激）与 HSC 动员的关系上，试图找到一种新的策略来增强 HSC 动员，改善移植效果。最终，他们的研究成果发表在《Stem Cell Research & Therapy》杂志上。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，通过细胞实验，对小鼠骨髓细胞和 Jurkat 细胞系进行培养与处理；其次，采用流式细胞术（Flow Cytometry）分析细胞表面分子表达；再者，进行动物实验，在 C57Bl/6 小鼠上评估药物对 HSC 动员的影响；最后，利用定量逆转录聚合酶链反应（Quantitative Reverse Transcription PCR，qRT-PCR）和蛋白质免疫印迹法（Western Blotting）检测相关基因和蛋白表达水平 。

研究结果

1. ER 应激诱导剂下调 CXCR4 表面表达：研究人员用 ER 应激诱导剂处理 Jurkat 细胞，发现 X-box 结合蛋白 1（X-box-binding protein 1，XBP1）的剪接形式 XBP1s mRNA 水平显著上升，证实诱导剂有效诱导了 ER 应激。同时，多种 ER 应激诱导剂，如 2,5 - 二叔丁基 - 1,4 - 苯醌（2,5-di-t-butyl-1,4-benzohydroquinone，BHQ）、毒胡萝卜素（Thapsigargin，TG）和布雷非德菌素 A（Brefeldin A，BFA），均能显著降低 Jurkat 细胞和小鼠原代细胞表面 CXCR4 的表达，其中 BHQ 效果最为显著且细胞毒性最小。
2. BHQ 促进小鼠 HSPC 动员并增强 G-CSF 的动员效果：给 C57Bl/6 小鼠皮下注射 BHQ 后，集落形成单位（Colony Forming Unit，CFU）实验和流式细胞术分析表明，BHQ 能显著增加外周血中造血干细胞 / 祖细胞（Hematopoietic Stem/Progenitor Cell，HSPC）的数量，且与 G-CSF 联合使用时，HSPC 动员效果更强。
3. BHQ 通过抑制 SERCA 活性调节相关通路降低 CXCR4 表达：BHQ 作为肌浆 / 内质网 Ca²⁺-ATP 酶（Sarco/Endoplasmic Reticulum Ca²⁺ -ATPase，SERCA）抑制剂，抑制 SERCA 活性后，细胞内 Ca²⁺释放，引发 ER 应激。基因敲低实验显示，敲低 SERCA2 和 SERCA3 会降低 Jurkat 细胞表面 CXCR4 表达。同时，BHQ 处理导致细胞内 Ca²⁺浓度波动，激活钙调蛋白依赖性蛋白激酶 II（Calmodulin-Dependent Protein Kinase II，CaMKII）后又使其活性下降，使用 CaMKII 抑制剂 BD 和 KN93 也能降低 CXCR4 表达，促进 HSPC 动员并增强 G-CSF 的动员效果。
4. BHQ 和 KN93 调节 CXCR4 磷酸化和膜定位：BHQ 和 KN93 刺激 Jurkat 细胞后，磷酸化信号转导和转录激活因子 3（Phosphorylated Signal Transducer and Activator of Transcription 3，pSTAT3，Y705）水平显著降低，总 CXCR4 蛋白水平下调，但 CXCR4 在 S339 位点的磷酸化增加。在小鼠原代 LSK 细胞上也得到了类似结果，表明 ER 应激通过调节 STAT3-CXCR4 信号通路，促进 HSPC 动员。
5. 外源性钙补充恢复 CXCR4 表达：给 Jurkat 细胞和小鼠原代 LSK 细胞补充葡萄糖酸钙后，能显著缓解 BHQ 对 CXCR4 表达的抑制作用，在 SERCA2/3 敲低的 Jurkat 细胞中也有同样效果，说明 ER 钙稳态对 CXCR4 表达调控至关重要。

研究结论与讨论

该研究表明，诱导造血细胞的 ER 应激可抑制 SERCA-CaMKII-STAT3 通路，降低 HSPC 表面 CXCR4 表达，促进其从骨髓迁移至外周循环，实现有效动员。而且，外源性钙补充能恢复 CXCR4 表达，这为提高移植后 HSPC 的归巢能力提供了潜在策略。

此研究成果意义重大，它揭示了 ER 应激在 HSPC 动员中的调控机制，为优化 HSC 移植的动员方案提供了新的理论依据和潜在靶点。未来，有望基于这些发现开发出更高效、副作用更小的动员策略，提高血液疾病患者的生存率和生活质量。同时，研究也存在一定局限性，如体外实验使用的 Jurkat 细胞与体内原代造血细胞存在差异，后续还需更多体内实验进一步验证相关结论 。但总体而言，该研究为血液疾病治疗领域开辟了新的研究方向，具有重要的科学价值和临床应用前景。