科学家发现血液干细胞自我更新所需的缺失部分

这项研究发表在《自然》杂志上，使研究人员向开发在实验室培养皿中扩增血液干细胞的方法迈进了一步，这可能使这些细胞的救命移植更加可用，并提高基于血液干细胞的治疗(如基因疗法)的安全性。

血液干细胞，又称造血干细胞，具有通过自我更新过程自我复制的能力，并能分化产生体内所有的血液和免疫细胞。几十年来，这些细胞的移植一直被用来治疗白血病等血癌以及各种其他血液和免疫疾病，以挽救生命。

然而，血液干细胞移植有很大的局限性。寻找合适的捐献者可能很困难，尤其是对于非欧洲血统的人来说，而且可供移植的干细胞数量可能太少，无法安全地治疗患者的疾病。

这些限制之所以持续存在，是因为从体内取出并放入实验室培养皿中的血液干细胞很快就会失去自我更新的能力。经过几十年的研究，科学家们已经非常接近解决这个问题了。

“我们已经知道如何生产出与血液干细胞外观相似且具有所有特征的细胞，但当这些细胞用于移植时，它们中的许多仍然无法发挥作用;好像缺少了一些东西，”新研究的资深作者、加州大学洛杉矶分校EliandEdytheBroad再生医学和干细胞研究中心成员HannaMikkola博士说。

为了查明导致这些血液干细胞样细胞无法充分发挥功能的缺失部分，该论文的第一作者兼共同通讯作者JuliaAguadeGorgorio分析了测序数据，以确定当血液干细胞被置于实验室培养皿中时被沉默的基因。其中一个基因MYCT1脱颖而出，它编码一种同名蛋白质，对这些细胞的自我更新能力至关重要。

他们发现MYCT1调节一种叫做内吞作用的过程，这个过程在血液干细胞如何从环境中获取信号告诉它们何时自我更新、何时分化以及何时保持安静方面起着关键作用。

“当细胞感知到信号时，它们必须将其内化并处理;MYCT1控制着血液干细胞感知这些信号的速度和效率，”Mikkola实验室的助理项目科学家AguadeGorgorio说。“如果没有这种蛋白质，来自细胞环境的信号就会从耳语变成尖叫，细胞就会变得紧张和失调。”

研究人员将MYCT1比作现代汽车中的传感器，这些传感器可监测附近的所有活动，并有选择地在正确的时间将最重要的信息传递给驾驶员，帮助做出何时安全转弯或变道等决定。如果没有MYCT1，血液干细胞就像焦虑的司机，他们习惯于依赖这些传感器，但突然发现自己失去了指引，迷失了方向。

接下来，研究人员使用病毒载体重新引入MYCT1，看看它的存在是否能恢复实验室培养皿中的血液干细胞自我更新。他们发现，恢复MYCT1不仅减轻了血液干细胞的压力，使它们能够在培养中自我更新，而且还使这些扩增的细胞在移植到小鼠模型后能够有效发挥作用。

下一步，研究小组将调查MYCT1基因沉默的原因，以及如何在不使用病毒载体的情况下防止这种沉默，以便在临床环境中使用更安全。

“如果我们能找到一种方法，在培养和移植后维持血液干细胞中MYCT1的表达，这将为该领域所有其他显著进步的最大化打开大门，”加州大学洛杉矶分校分子、细胞和发育生物学教授、加州大学洛杉矶分校健康琼森综合癌症中心成员米科拉说。“这不仅会使血液干细胞移植更容易获得和更有效，而且还能提高利用这些细胞的基因疗法的安全性和可负担性。”

这项工作得到了美国国立卫生研究院、瑞士国家科学基金会、欧洲分子生物学组织、加州大学洛杉矶分校琼森癌症中心基金会、詹姆斯·B·彭德尔顿慈善信托基金、麦卡锡家族基金会、加州再生医学研究所、加州大学洛杉矶分校艾滋病研究所、雪松西奈医学中心再生医学研究所理事会、英国皇家学会、威康信托基金和加州大学洛杉矶分校布罗德干细胞研究中心干细胞培训计划的支持。

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