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中國醫學科學文章：一種產生造血前體細胞方法
點擊次數：510 發布時間：2013-9-22
科學通報，中國科學C輯:生命科學，這兩份期刊均是由中國科學院和國家自然科學基金委員會共同主辦的，我國學術期刊中的，被國內外各主要檢索系統收錄，如國內的《中國科學論文與引文數據庫》（CSTPCD）、《中國科學引文數據庫》（CSCD）等；美國的SCI、CA、EI，英國的SA，日本的《科技文獻速報》等。目前針對每期的重點內容，生物通將展開詳細推薦，歡迎讀者共同參與……
生物通報道：人胚胎干細胞具有分化為造血前體細胞及各種功能血細胞的潛能。但是, 目前的分化篩選模型定向誘導分化效率很低, 分化程序復雜且較難建立, 分化的細胞功能存在缺陷。來自中國醫學科學院&北京協和醫學院，南開大學生命科學學院的研究人員近期采用分步法在不依賴血清及基質細胞的條件下, 建立了一種分化產生造血前體細胞的方法。
人胚胎干細胞和誘導多能干細胞（induced pluripotent stem cells, iPS cells）統稱為人多能干細胞, 理論上其具有分化為人體各種功能細胞, 用于研究人類早期發育與器官形成、藥物篩選及細胞治療等。
早期的研究表明, 人胚胎干細胞可分化為具有集落形成能力的造血前體細胞。此后, 采用“擬胚體”或者來自骨髓、胎肝等組織的基質細胞共培養的方法, 先后將人胚胎干細胞誘導分化為紅細胞、巨核細胞、中性粒細胞、NK 細胞及 T 細胞等血細胞。將體外分化獲得的造血前體細胞進一步進行體內移植, 可獲得少量的分化血細胞。但是, 目前已有的分化體系需要依賴基質細胞、血清及生長因子, 而且分化效率很低, 重復性差, 分化時間長, 分化獲得的造血前體細胞體內移植能力非常低。造成分化程序不完善和不統一的zui重要原因是對人胚胎干細胞造血分化的實時動態信號知之甚少, 對分化的機理認識不足。因此, 建立一種可針對人胚胎干細胞早期造血分化過程進行基因功能篩選的方法將有利于揭示起始和調控分化的實時信號, 為設計的分化策略提供理論基礎。
在這篇文章中，研究人員采用分步法在不依賴血清及基質細胞的條件下, 建立了一種分化產生造血前體細胞的方法, CD34+CD31+造血前體細胞的比例可達到 25%。產生的造血前體細胞可以進一步誘導分化為紅系、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胞, 實現干擾, 調控造血分化效率。
這項研究建立了一種分化產生造血前體細胞的方法, 同時表明此模型可以有效與 shRNA 文庫結合, 篩選調控人胚胎干細胞造血分化的關鍵基因, 為揭示人胚胎干細胞造血分化機理, 以及設計更加完善的分化體系獲得功能成熟的血細胞用于藥物篩選及細胞治療打下了基礎。
目前已有的方法大多依賴于血清或者基質細胞的共培養, 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生造血前體細胞并證明RA及TGF-β信號通路在調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小分子進行機理研究的成功例子. 但是, 利用化學小分子進行調控信號通路的機理研究有很大的局限性。首先, 可專一調控信號通路的小分子有限, 對轉錄因子等不具有特異化學抑制劑分子的基因功能研究則無法進行。
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行了成功干擾, 并表明干擾T的表達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理的研究具有良好的應用前景。由于利用細胞單層的方式進行分化, 可以方便進行較大規模的操作, 因此可與 RNA 干擾文庫結合,進行一定規模的功能篩選, 這也是本研究未來的發展方向。