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中國醫(yī)學(xué)科學(xué)文章：一種產(chǎn)生造血前體細(xì)胞方法
點(diǎn)擊次數(shù)：511 發(fā)布時間：2013-9-22
科學(xué)通報，中國科學(xué)C輯:生命科學(xué)，這兩份期刊均是由中國科學(xué)院和國家自然科學(xué)基金委員會共同主辦的，我國學(xué)術(shù)期刊中的，被國內(nèi)外各主要檢索系統(tǒng)收錄，如國內(nèi)的《中國科學(xué)論文與引文數(shù)據(jù)庫》（CSTPCD）、《中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫》（CSCD）等；美國的SCI、CA、EI，英國的SA，日本的《科技文獻(xiàn)速報》等。目前針對每期的重點(diǎn)內(nèi)容，生物通將展開詳細(xì)推薦，歡迎讀者共同參與……
生物通報道：人胚胎干細(xì)胞具有分化為造血前體細(xì)胞及各種功能血細(xì)胞的潛能。但是, 目前的分化篩選模型定向誘導(dǎo)分化效率很低, 分化程序復(fù)雜且較難建立, 分化的細(xì)胞功能存在缺陷。來自中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院&北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院，南開大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的研究人員近期采用分步法在不依賴血清及基質(zhì)細(xì)胞的條件下, 建立了一種分化產(chǎn)生造血前體細(xì)胞的方法。
人胚胎干細(xì)胞和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（induced pluripotent stem cells, iPS cells）統(tǒng)稱為人多能干細(xì)胞, 理論上其具有分化為人體各種功能細(xì)胞, 用于研究人類早期發(fā)育與器官形成、藥物篩選及細(xì)胞治療等。
早期的研究表明, 人胚胎干細(xì)胞可分化為具有集落形成能力的造血前體細(xì)胞。此后, 采用“擬胚體”或者來自骨髓、胎肝等組織的基質(zhì)細(xì)胞共培養(yǎng)的方法, 先后將人胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)分化為紅細(xì)胞、巨核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、NK 細(xì)胞及 T 細(xì)胞等血細(xì)胞。將體外分化獲得的造血前體細(xì)胞進(jìn)一步進(jìn)行體內(nèi)移植, 可獲得少量的分化血細(xì)胞。但是, 目前已有的分化體系需要依賴基質(zhì)細(xì)胞、血清及生長因子, 而且分化效率很低, 重復(fù)性差, 分化時間長, 分化獲得的造血前體細(xì)胞體內(nèi)移植能力非常低。造成分化程序不完善和不統(tǒng)一的zui重要原因是對人胚胎干細(xì)胞造血分化的實時動態(tài)信號知之甚少, 對分化的機(jī)理認(rèn)識不足。因此, 建立一種可針對人胚胎干細(xì)胞早期造血分化過程進(jìn)行基因功能篩選的方法將有利于揭示起始和調(diào)控分化的實時信號, 為設(shè)計的分化策略提供理論基礎(chǔ)。
在這篇文章中，研究人員采用分步法在不依賴血清及基質(zhì)細(xì)胞的條件下, 建立了一種分化產(chǎn)生造血前體細(xì)胞的方法, CD34+CD31+造血前體細(xì)胞的比例可達(dá)到 25%。產(chǎn)生的造血前體細(xì)胞可以進(jìn)一步誘導(dǎo)分化為紅系、粒系及粒-巨噬系集落。此外, 攜帶針對 T 基因干擾 shRNA 的慢病毒可感染人胚胎干細(xì)胞, 實現(xiàn)干擾, 調(diào)控造血分化效率。
這項研究建立了一種分化產(chǎn)生造血前體細(xì)胞的方法, 同時表明此模型可以有效與 shRNA 文庫結(jié)合, 篩選調(diào)控人胚胎干細(xì)胞造血分化的關(guān)鍵基因, 為揭示人胚胎干細(xì)胞造血分化機(jī)理, 以及設(shè)計更加完善的分化體系獲得功能成熟的血細(xì)胞用于藥物篩選及細(xì)胞治療打下了基礎(chǔ)。
目前已有的方法大多依賴于血清或者基質(zhì)細(xì)胞的共培養(yǎng), zui近 Wang 等人和 Yu 等人也報道了“三步法”采用單層的方法分化產(chǎn)生造血前體細(xì)胞并證明RA及TGF-β信號通路在調(diào)控造血分化過程中非常重要。這是從信號通路的層面利用化學(xué)小分子進(jìn)行機(jī)理研究的成功例子. 但是, 利用化學(xué)小分子進(jìn)行調(diào)控信號通路的機(jī)理研究有很大的局限性。首先, 可專一調(diào)控信號通路的小分子有限, 對轉(zhuǎn)錄因子等不具有特異化學(xué)抑制劑分子的基因功能研究則無法進(jìn)行。
這項研究利用的 shRNA 對單一基因T 的功能在造血分化過程中進(jìn)行了成功干擾, 并表明干擾T的表達(dá)影響造血分化的效率, 因此對新基因在造血分化過程中作用機(jī)理的研究具有良好的應(yīng)用前景。由于利用細(xì)胞單層的方式進(jìn)行分化, 可以方便進(jìn)行較大規(guī)模的操作, 因此可與 RNA 干擾文庫結(jié)合,進(jìn)行一定規(guī)模的功能篩選, 這也是本研究未來的發(fā)展方向。