爱因斯坦医学院三名研究小组的一项发现或将提高干细胞移植的有效性。干细胞移植通常用于治疗癌症、血液病或因干细胞缺陷而引起的自身免疫性疾病患者,而干细胞可以产生人体所有不同的血细胞。这项在老鼠身上取得的研究结果今天发表在《科学》杂志上。
“我们的研究有可能提高干细胞移植的成功率并扩大其用途”,医学博士、哲学博士、细胞生物学教授兼主任、Ruth L.和David S. Gottesman干细胞研究和再生医学研究所临时主任、爱因斯坦爱德华 P.埃文斯骨髓增生异常综合征教授、美国国家癌症研究所指定的蒙蒂菲奥里爱因斯坦综合癌症中心(MECCC)副主任 Ulrich Steidl 解释说。
Steidl 博士、爱因斯坦的 Britta Will 博士和前爱因斯坦博士后研究员、现就职于威斯康星大学麦迪逊分校的 Xin Gao 博士是该论文的共同通讯作者。
调动干细胞
干细胞移植可以治疗个体的造血干细胞 (HSC) 癌变(如白血病或骨髓增生异常综合征)或数量过少(如骨髓衰竭和严重的自身免疫性疾病)的疾病。这种疗法涉及将从捐赠者那里获得的健康 HSC 注入患者体内。为了获取这些 HSC,捐赠者需要服用一种药物,这种药物会使 HSC 动员或逃离骨髓中的正常位置并进入血液,然后 HSC 可以从其他血细胞中分离出来,然后进行移植。然而,用于动员 HSC 的药物通常无法释放足够的 HSC 以使移植有效。
“一小部分 HSC 离开骨髓并进入血液是正常的,但控制这种动员的因素尚不清楚,”肿瘤学和医学副教授、爱因斯坦大学 Diane and Arthur B. Belfer 癌症研究学院学者、MECCC 干细胞和癌症生物学研究项目联合负责人 Will 博士说。“我们的研究代表了我们理解上的根本性进步,并指出了一条改善 HSC 动员以供临床使用的新方法。”
追踪吞噬作用
研究人员怀疑,造血干细胞表面蛋白质的变化可能会影响其离开骨髓的倾向。在涉及从小鼠体内分离的造血干细胞的研究中,他们观察到,很大一部分造血干细胞显示出通常与巨噬细胞(一种免疫细胞)相关的表面蛋白。此外,具有这些表面蛋白的造血干细胞大部分留在骨髓中,而没有这些标记的造血干细胞在给予促进造血干细胞动员的药物后很容易离开骨髓。
将造血干细胞与巨噬细胞混合后,研究人员发现,一些造血干细胞会进行吞噬作用,这是一种细胞类型提取另一种细胞类型的膜部分并将其整合到自身膜中的机制。那些表面表达高水平 c-Kit 蛋白的造血干细胞能够进行吞噬作用,导致其膜被巨噬细胞蛋白填充;这使得它们比其他造血干细胞更有可能留在骨髓中。研究结果表明,削弱 c-Kit 会阻止吞噬作用,从而导致更多的造血干细胞被动员起来并可用于移植。
吞噬作用在调节免疫反应和其他细胞系统中发挥作用,但这是人们第一次看到干细胞参与这一过程。我们仍在寻找造血干细胞调节吞噬作用的确切机制。”
Xin Goa 博士,威斯康星大学麦迪逊分校病理学和实验室医学助理教授。
研究人员打算继续对这一过程进行研究:“我们正在进行的努力将寻找吞噬作用在造血干细胞中的其他功能,包括在血液再生、消除有缺陷的干细胞和血液系统恶性肿瘤中的潜在作用,”威尔博士补充道。