Science子刊:一种特定的造血干细胞亚群足以重建血液系统和免疫系统

人们之前认为在移植后,几种造血干细胞亚群在不同的时间点参与形成一种健康的血液系统,而且每种造血干细胞亚群在重建血液系统和免疫系统中发挥着不同的作用。

在一项新的研究中,来自美国弗雷德哈钦森癌症研究中心的研究人员鉴定出一种特定的成体造血干细胞亚群在移植后专门负责在体内重建整个血液系统和免疫系统。这一发现有潜力引发造血干细胞移植以及利用健康的自我更新的造血干细胞替换患病的造血干细胞的细胞疗法和基因疗法的变革。相关研究结果发表在2017111日的Science Translational Medicine期刊上,论文标题为“A distinct hematopoietic stem cell population for rapid multilineage engraftment in nonhuman primates”。论文通信作者为弗雷德哈钦森癌症研究中心干细胞与基因疗法项目主任Hans-Peter Kiem博士。

造血干细胞在维持健康的身体中发挥着重要的作用。它们生长和分化为组成血液系统和免疫系统的所有细胞:T细胞、B细胞、血小板以及其他。对造血干细胞进行处理或者产生它们的更加健康的版本是基因治疗和基因编辑领域的一个关注重点。

但是人们并不清楚哪种造血干细胞亚群在治疗上最为有效。发现最好的造血干细胞亚群将意味着更可能给患者带来更低的副作用。论文第一作者、Kiem实验室助理研究员Stefan Radtke博士说,“用于造血干细胞基因疗法的标准靶细胞群体是携带着标志物CD34的细胞。但是我们利用另外两种标志物来进一步将这种细胞群体与其他的造血干细胞亚群区分开来。”

利用这三种蛋白标志物区分不同的造血干细胞亚群,这些研究人员发现在所有的造血干细胞中,大约5%的造血干细胞亚群确实足以导致这种新形成的血液系统和免疫系统的早期恢复和持续性维持。

通过追踪血液中的成千上万个细胞,这些研究人员发现特定的造血干细胞亚群(即CD34+CD45RA-CD90+造血干细胞)在被灌注到接受移植的非人灵长类动物体内10天里开始重建血液系统和免疫系统的所有不同的细胞。1年之后,他们发现这些造血干细胞强劲存在的分子迹象,这表明它们负责持续地维持新形成的血液系统和免疫系统。

Kiem说,这种特定的造血干细胞亚群使得开展用于治疗血红蛋白疾病、艾滋病和血癌的基因疗法更加容易。这一发现可能也对造血干细胞移植产生重要的影响,这是因为它可能降低移植物抗宿主病的风险。移植物抗宿主病是一种能够在接受造血干细胞移植用于治疗遗传病和血癌后发生的潜在致命性疾病。

这些研究人员也利用人细胞证实了他们的发现,如今正在努力将这些发现转化为临床试验。