我国科学家在造血干细胞领域获历史性突破

2016年05月19日21:15 中国经济网 作者：佚名

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　　中国经济网北京5月19日讯 (记者曹红艳)记者19日从军事医学科学院获悉，该院所属解放军307医院、蛋白质组学国家重点实验室刘兵课题组联合北京大学汤富酬课题组、中国医学科学院袁卫平课题组，高效捕获稀有的造血干细胞前体，从而在单细胞功能及分子层面解开其发育过程的神秘面纱，揭示其“庐山真面目”，不仅极大地推动了该领域的研究进展，而且提供了大量珍贵的原始数据。通过这些数据的挖掘，有望为造血干细胞体外再生提供重要的理论基础和科学认识。5月19日凌晨，英国《自然》杂志以研究论文(Research article)的形式在线发表了这一重大发现。

　　造血干细胞发生具有时间窗短、数量稀少、缺乏特异性表面标志的特点而使得它的起源研究变得异常困难，体外再生更是一个极其复杂而又精密调控的过程，尽管科学家历经30年的努力和尝试，至今没有获得成功。究其原因，主要是对于造血干细胞从哪里来，如何转变以及如何发育成熟，如何保持稳定的数量这一发育过程的基本规律和调控机制缺乏系统性的科学认识。

　　此前，科学家通过研究证实，造血干细胞主要产生于胚胎时期的血管内皮细胞，并经历了两个阶段的 “前体”中间状态，最终发育成熟。这一系列过程，完全实现了“蛹化成蝶”的命运蜕变，是一个质的飞跃。因此，“前体”阶段是体外造血干细胞再生的关键节点，最具有深入挖掘的价值和研究意义。然而，造血干细胞前体在胚胎发育时期数量极其稀少，以小鼠为研究模型，每个胚胎的主动脉区域存在着数十万个细胞，而其中真正的前体不足10个。因此，想要精确识别并分离目标细胞，犹如大海捞针。

　　刘兵课题组得益于长期在“造血干细胞发育及再生领域”积累的丰富知识和经验，深入调研文献，积极探索。他们最终发现了一个全新标记分子，然后利用高超的单细胞流式分选技术，结合国内首建的关键技术平台，成功实现了单个造血干细胞前体的分离及体内功能验证。实验结果表明，他们分离的单个前体30%以上可诱导为成熟造血干细胞，后者可完全使致死剂量照射小鼠的血液系统再生。

　　记者了解到，为挖掘干细胞发育过程的“金矿”--分子调控机制，刘兵课题组通过与北京大学汤富酬课题组合作，从单个细胞水平，揭示了整个造血干细胞发育连续阶段的单细胞转录表达谱。他们从中发掘出富集前体的新标志，以及造血干细胞特化的信号通路、转录因子调控网络、发育过程中细胞增殖特征等。此后，刘兵课题组与中国医学科学院袁卫平课题组合作，利用条件敲除技术发掘出特异性调控造血干细胞发生的信号通路。最后，通过组间比对，他们挖掘出极有价值的造血干细胞前体的“特征基因”。这些基因不仅对于识别造血干细胞的特化过程，而且对于指导体外再生，都具有非常重要的指导意义。

　　造血干细胞的发现源于辐射损伤后的医学研究。1957年，美国华盛顿大学教授多纳尔o托马斯发现将正常人的骨髓移植到病人体内，可以治疗造血功能障碍，并因此获得诺贝尔奖，开启并引领了干细胞生物学的研究热潮。时至今日，造血干细胞的移植更是广泛应用于临床治疗多种血液系统疾病、代谢性疾病、先天缺陷性疾病及多发性转移性肿瘤疾病，具有极好的疗效。但是，不同来源的造血干细胞移植经常伴随着风险较大的免疫排斥反应，长期导致临床上的供不应求，使得很多患者失去治愈疾病及生存的机会。

　　通俗地讲，造血干细胞是指尚未发育成熟的细胞，是所有造血细胞和免疫细胞的起源。它有两个重要特征：其一，高度的自我更新或自我复制能力；其二，可分化成所有类型的血细胞。它采用不对称的分裂方式：由一个细胞分裂为两个细胞。其中一个仍然保持干细胞的所有生物特性，从而保持身体内干细胞数量相对稳定，这就是干细胞的自我更新。而另一个则增殖分化为各类血细胞、“幼体”细胞和成熟血细胞，释放到外周血中，执行各自任务，直至衰老死亡，这一过程是循环往复地进行着。

　　军事医学科学院政委殷志红对刘兵课题组联合攻关的成果做了一个形象的比喻，他说，早期胚胎里的细胞如同是一个国家的幼儿，数量有几十万之多，科学家怀疑其中某个“幼儿”将来能够演变成“一代名医”，但没有任何依据。现在，刘兵课题组通过联合攻关，不仅准确找到了标志物，而且搞清楚到底是几个“幼儿”，它们在生物学上的独特之处是什么，为什么有这种本领，从而让普通的细胞“幼儿”也有可能成为“一代名医”，去救治更多的疾病患者。因此，这项成果是真正具有里程碑意义的重大突破。

(责任编辑：罗伯特)