作者:Grigori Enikolopov 来源:《自然》 发布时间:2010-8-18 14:45:48
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骨髓间充质干细胞可调控造血干细胞
 
近日冷泉港实验室(CSHL)与一个由多机构组成的研究团队的研究者证实骨髓间充质干细胞对造血干细胞有调控作用,该研究成果发表在《自然》(Nature)杂志上。
 
造血干细胞(HSCs)有两个重要特性:自我更新并能分化成各种类型的血细胞,维持血液系统及免疫系统功能。长期以来科学家们一直致力于造血干细胞在骨髓特殊的生态位中的特性研究,其特殊生态位的形成要素及其功能尚不清楚。近日冷泉港实验室(CSHL)与一个由多机构组成的研究团队的研究者发现了骨髓中造血干细胞维持特性及其调控的机制。该研究刊登在8月12日《自然》杂志上,研究者证实造血干细胞特性的维持受到另一种干细胞群——间充质干细胞(MSCs)信号的调控,间充质干细胞为造血干细胞创造了支持性骨髓生态位。
 
“这是第一次证明一类干细胞可以调控另一类干细胞,”冷泉港实验室的科学家Grigori Enikolopov博士说:“详细地了解造血干细胞在生态位微环境中的维持机制,有助于更好地开发这些细胞用于疾病治疗。”
 
起初Enikolopov试图找到一种干细胞分类的新方法。他的研究团队曾证实许多种类的干细胞均表达一种nestin蛋白。在近年的研究中,他们利用转基因小鼠检测和分析了全身生态位中的干细胞群。nestin表达细胞同时可表达荧光标记,从而研究者们能够视觉追踪这些细胞。
 
冷泉港实验室研究者发现了这些nestin表达细胞定位于骨髓,但这些细胞被证实不是造血干细胞。为了鉴定这些神秘细胞及其功能,他们成立了一个由多个机构组成的研究团队。这个研究团队由芒特西奈医学院的Paul Frenette博士领导,其中还包括来自哈佛医学院及艾伯特爱因斯坦医学院的科学家们。
 
通过检测nestin表达小鼠的骨髓切片,研究组根据细胞群中存在的各种分子,确定nestin表达细胞是一种间充质干细胞。这些细胞与造血干细胞的数目比为10:1。它们或是与造血干细胞直接接触或是聚集在造血干细胞周围。
 
Enikolopov一直致力于研究组织和器官发育过程中这类细胞间相互作用的结果。“这种紧密靠近表明或许存在某种分子信号或是相互作用调控维持造血干细胞,”Enikolopov说,“我们推测这种相互作用通过调控不同细胞自我定位及功能而调控生长。”
 
事实似乎正如Enikolopov所推测的,研究者们发现至少在骨髓中改变间充质干细胞的数目可相应地影响造血干细胞的数目。给小鼠注射生长激素增加间充质干细胞的数目可导致造血干细胞数目双倍增长。与此相反在小鼠中注入生长抑制蛋白抑制间充质干细胞增殖可导致造血干细胞数目下降。
 
研究者利用Enikolopov实验室的一种小鼠遗传学操作工具完全清除骨髓中间充质干细胞以探究其影响。冷泉港实验室的科学家建立一种小鼠模型,表达nestin的细胞间充质干细胞被编程携带toxin分子受体。给小鼠注射toxin可选择性地清除间充质干细胞。结果科学家们观察到这些小鼠中骨髓造血干细胞的数目减少了四倍。在缺乏骨髓间充质细胞的环境下,大量被注入小鼠的造血干细胞也不能归巢到骨髓。
 
研究者发现在邻近的间充质干细胞周围有高浓度的造血干细胞必需的遗传因子。“间充质干细胞中这些因子的表达是其他骨髓细胞的500倍,从而证实了为什么造血干细胞高度依赖间充质干细胞。”Enikolopov说道。
 
“这些结果证明了间充质干细胞是维持造血干细胞特性及归巢到骨髓所必需的。”Enikolopov实验室专门从事间充质干细胞和造血干细胞研究的一位研究员Tatyana Michurina博士说,“我们对此进行多年研究,非常惊讶地发现是间充质干细胞帮助造血干细胞维持干细胞样特性和初级的状态。”
 
“这些发现表明如果我们能控制生态位,我们就可以操控造血干细胞群,”Enikolopov说道。“开展靶向生态位的药理学研究有助于促进干细胞增殖用于再生治疗,或避开副反应例如非白血性白血病及其他由于干细胞增殖失控所导致的病症。”(来源:生物通 何嫱)
 
 
 
 
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