Nature:2篇文章同时报道获得人工造血干细胞

2017-05-19 佚名 生物探索

5月17日Nature上在线发表的两篇文章同时报道获得了人工造血干细胞,为需要骨髓移植的白血病人提供了希望。尽管多年来,人们已经想到将成熟细胞转变成完全功能的造血干细胞,但这是第一次真正实现。



经过20年的努力,科学家们已经能将已分化的成熟细胞转变成原始的血液细胞,使其再生和成为血液的成分。5月17日Nature上在线发表的两篇文章为需要骨髓移植,但无法找到合适捐赠者的白血病人提供了希望。如果研究结果转化为临床,这些患者可以接受实验室培养的自身健康细胞。

其中由马萨诸塞州波士顿儿童医院的干细胞生物学家George Daley所领导的团队创造了和血液干细胞起同样作用的人类细胞,尽管它们和已经发现的那些并不是完全一样的。另一个由纽约康奈尔医学院的干细胞生物学家Shahin Rafii Weill领导的团队将小鼠的成熟细胞转变成了完全功能的造血干细胞。有科学家评论:尽管多年来,人们已经想到这个想法,但这是第一次真正实现。

方法一:诱导iPS细胞为中间步骤

Daley的研究小组选择了成人皮肤细胞等其它细胞作为起始材料。使用标准方法,他们将细胞重新编程为诱导多能干细胞(iPS细胞),这些细胞能够产生许多其他类型的细胞。然而,在这篇文章发表之前,人们尚未让iPS细胞演变成产生血液的细胞。



下一步,Daley和他的同事将七个转录因子插入到iPS细胞的基因组中。然后他们把这些修饰过的人类细胞注射到小鼠身上。十二周后,iPS细胞转化为能够制造人体血液中各种范畴细胞的祖细胞,其中包括免疫细胞。Daley说祖细胞比较接近“自然生成的”的造血干细胞。

方法二:从血管内壁的细胞开始

相比之下,Rafii的团队不需产生iPS细胞的中间步骤,从小鼠生产真正的造血干细胞。研究人员从成熟小鼠的血管内壁提取细胞开始。然后他们将四种转录因子插入这些细胞的基因组中去,并在模仿人类血管内部环境的培养皿中培养它们。在那里,培养的细胞演变成血液干细胞并繁殖。



当研究人员将这些干细胞注射到经过辐射治疗(杀死大部分的血液和免疫细胞)的小鼠身上后,这些动物就恢复了。干细胞再生了包括免疫细胞的血液,小鼠在实验室里活了1.5年。

在产生干细胞的过程中,每次添加一个基因就有可能因为其它部分不与其合作而放弃的风险。另外的风险是有些在实验室被修改过的细胞会发生突变,移植到人身上可能会形成肿瘤。

两种方法的比较

但Daley和其他研究人员相信,他使用的方法可以更有效;在修改后的细胞中,更不可能刺激肿瘤细胞生长和其它异常。其它干细胞研究的专家指出还有的可能性是:在iPS细胞中暂时改变基因的表达,而不是永久地插入编码转录因子的基因。同时有人指出从皮肤细胞等其它容易获得的材料中制备iPS细胞比较合适,而Rafii的方法是从血管壁的细胞开始,这比较难收集和在实验室培养存活。

时间将决定哪种方法是成功的。但最新的进展鼓舞了研究人员,之前他们因无法从iPS细胞产生造血干细胞而沮丧,认为这种可能在自然界不存在。

原始出处:

Ryohichi Sugimura, Deepak Kumar Jha, Areum Han, et al. Haematopoietic stem and progenitor cells from human pluripotent stem cells. Nature (2017) doi:10.1038/nature22370.

Raphael Lis, Charles C. Karrasch, Michael G. Poulos, et al. Conversion of adult endothelium to immunocompetent haematopoietic stem cells. Nature (2017) doi:10.1038/nature22326.



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  1. 2017-05-19 执着追梦

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