兩篇Nature論文同時(shí)揭示攻克血液病新方法 | 前沿
? 白血病患者Emily Whitehead，治療前和治療后，圖片來(lái)自dailymail
撰文 | 玉 寶
責(zé)編 | 葉水送
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白血病患者Emily Whitehead可以說(shuō)是CAR-T細(xì)胞治療的代言人。最近美國(guó)兩組科研團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室同時(shí)成功地誘導(dǎo)出造血干細(xì)胞，為未來(lái)治療這類疾病，提供了又一可能的方法。
北京時(shí)間5月18日，Nature雜志同時(shí)發(fā)表兩篇論文，介紹美國(guó)兩組科研團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室通過(guò)轉(zhuǎn)錄因子誘導(dǎo)的方法，生成了造血干細(xì)胞樣細(xì)胞，之所以稱為造血干細(xì)胞“樣”細(xì)胞，是因?yàn)槠湓谛∈篌w內(nèi)可分化成血細(xì)胞，與血液干細(xì)胞在分子和功能層面仍有差別。
? 造血干細(xì)胞分化示意圖，圖片來(lái)自xjtu
血液細(xì)胞的生發(fā)和轉(zhuǎn)化，要靠造血干細(xì)胞。造血干細(xì)胞是所有血細(xì)胞的原始細(xì)胞，若功能異常則會(huì)發(fā)生凝血異常、白血病等血液疾病。與全能性干細(xì)胞相比，造血干細(xì)胞為專能性干細(xì)胞，主要分化為紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血小板等血細(xì)胞，它具有干細(xì)胞自我更新和不斷分化的特點(diǎn)。
胎兒期的造血干細(xì)胞主要產(chǎn)生位置依次是：卵黃囊（2-3周）、肝臟和脾臟（2-3月）和肝臟、骨髓（5月-出生）。出生后，主要的造血部位在骨髓。不過(guò)，今年三月，一篇Nature論文顛覆了教科書的觀點(diǎn)——肺不僅是呼吸器官，還具有造血功能，人體內(nèi)一半多的血小板在肺部生產(chǎn)。就血液細(xì)胞來(lái)說(shuō)，也存在“一專多能”的現(xiàn)象，如紅細(xì)胞不僅可以運(yùn)輸氧，也是人體重要的免疫細(xì)胞。
? Daley等人的論文截圖，圖片截自Nature
在上述本周發(fā)表的最新論文中，哈佛大學(xué)附屬波士頓兒童醫(yī)院George Daley實(shí)驗(yàn)室人工制備了造血干細(xì)胞，用的7個(gè)轉(zhuǎn)錄因子分別是ERG, HOXA5, HOXA9, HOXA10, LCOR,RUNX1以及SPI1。實(shí)驗(yàn)采用的誘導(dǎo)策略是：首先通過(guò)干預(yù)形態(tài)素（Morphogen）信號(hào)通路將人體多能干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為生血內(nèi)皮細(xì)胞，然后通過(guò)7個(gè)轉(zhuǎn)錄因子，血管內(nèi)皮細(xì)胞被誘導(dǎo)成造血干細(xì)胞樣細(xì)胞。這些造血干細(xì)胞樣細(xì)胞連續(xù)移植入兩代小鼠體內(nèi)，都具有分化成為髓系、B細(xì)胞和T細(xì)胞的能力。
? Rafii等人的論文，圖片截自Nature
在同期發(fā)表的另一篇論文中，康奈爾大學(xué)醫(yī)學(xué)院Shahin Rafii實(shí)驗(yàn)室，使用成年小鼠內(nèi)皮細(xì)胞作為初始材料，用了4個(gè)轉(zhuǎn)錄因子Fosb, Gfi1, Runx1和Spi1，外加一個(gè)血管分泌因子，誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞去分化，變成造血干細(xì)胞樣細(xì)胞。然后利用干細(xì)胞環(huán)境信號(hào)使造血干細(xì)胞成熟。此種方法所得的干細(xì)胞具有造血干細(xì)胞的幾乎所有特征：移植入受體體內(nèi)，可以分化成多種類型的血細(xì)胞。
筆者認(rèn)為，兩個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作令人鼓舞，但這兩篇文章采用的誘導(dǎo)技術(shù)仍需要進(jìn)一步改進(jìn)：提高干細(xì)胞的誘導(dǎo)效率、更安全的轉(zhuǎn)錄因子載體或工具（如CRISPR-Cas9）、解決移植后的成瘤性問(wèn)題、以及造血干細(xì)胞樣細(xì)胞的促分化。從而把造血干細(xì)胞樣細(xì)胞變成真正的造血干細(xì)胞。對(duì)于造血干細(xì)胞樣細(xì)胞的表觀遺傳情況，也值得進(jìn)一步研究。
兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室的研究工作，不僅是血液學(xué)領(lǐng)域的重大突破，也是干細(xì)胞研究的一大進(jìn)展。毋容置疑，從實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)研究到臨床應(yīng)用有一定的距離，通過(guò)一個(gè)個(gè)這樣的研究進(jìn)展，距離正在一點(diǎn)點(diǎn)縮小。
在未來(lái)，上述研究有望實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的白血病療法，源于病人自身的造血干細(xì)胞就可治療白血??；這或?qū)⒔鉀Q當(dāng)今骨髓庫(kù)骨髓緊張、配型困難等問(wèn)題。這兩項(xiàng)進(jìn)展對(duì)于細(xì)胞療法、藥物篩選和白血病治療等可能產(chǎn)生很大的推動(dòng)。
參考文獻(xiàn)
Ryohichi Sugimura et al. Haematopoieticstem and progenitor cells from human pluripotent stem cells. Nature. 2017.
Raphael Lis. Conversion of adultendothelium to immunocompetent haematopoietic stem cells. Nature. 2017.
