造血干細(xì)胞技術(shù)或可抑制腫瘤活動(dòng)

◎ 美國(guó)德州大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心教授 肖恩.J.墨里森

作為干細(xì)胞協(xié)會(huì)前主席，我非常贊賞中國(guó)在干細(xì)胞研究方面所扮演的領(lǐng)導(dǎo)性的角色，而且干細(xì)胞的研究在中國(guó)正如火如荼的開展。我們知道，干細(xì)胞在幫助人們開發(fā)新的疾病治療方法方面具有巨大的潛力，它可以幫助我們?nèi)?yīng)對(duì)一些疾病，包括像糖尿病等。

我給大家介紹一下在我們實(shí)驗(yàn)室所做的一些成果，主要是了解骨髓中血液和骨髓干細(xì)胞環(huán)節(jié)。我們研究的重點(diǎn)之一就是要了解一下在骨髓尤其是成骨細(xì)胞微環(huán)境的調(diào)節(jié)，在骨髓當(dāng)中有兩類非常重要的細(xì)胞，造血干細(xì)胞和骨骼干細(xì)胞，這個(gè)細(xì)胞非常重要，幫助我們形成骨骼，而且保持骨骼的結(jié)構(gòu)。他們是我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室當(dāng)中研究一個(gè)重點(diǎn)，研究興趣所在就在于我們了解一下骨髓干細(xì)胞微環(huán)境的調(diào)節(jié)，這樣可以更好優(yōu)化細(xì)胞，而且更好去為病人生成造血細(xì)胞合成骨細(xì)胞。骨髓中主要有兩類干細(xì)胞，一類是成血干細(xì)胞，一類是成骨干細(xì)胞。我們?cè)诠撬韪杉?xì)胞，尤其是成血干細(xì)胞微環(huán)境是什么樣的，因?yàn)槌裳杉?xì)胞在臨床上得到普遍應(yīng)用，通過培養(yǎng)去生成成血干細(xì)胞，要通過臨床的方式獲得成血干細(xì)胞，如果說我們可以真正去培養(yǎng)生成成血干細(xì)胞，而且可以去篩選出來一些相應(yīng)的成血干細(xì)胞，這樣可以幫助我們更好用到臨床當(dāng)中，所以，我們可以去在骨髓當(dāng)中獲取成血干細(xì)胞來了解成血干細(xì)胞的機(jī)制。

我們的研究15年前就開始了，我們?cè)诟杉?xì)胞當(dāng)中植入了一些相應(yīng)的生物標(biāo)記，這也是我們第一次可以去存化干細(xì)胞，用我們的標(biāo)識(shí)來表達(dá)，我們也可以通過這個(gè)標(biāo)識(shí)知道干細(xì)胞位置所在，通過這個(gè)方法我們發(fā)現(xiàn)大部分干細(xì)胞像這樣一樣，就是在血管附近，尤其是豆?fàn)钛芨浇?，我們發(fā)現(xiàn)他們的位置，他們主要是可以幫助維持以血管附近微觀環(huán)境，比如說2005年的時(shí)候，我們研究的情況或者認(rèn)知跟當(dāng)前肯定是有所差別的。

所以說由于不同的差別，我們開始檢測(cè)所有的模型，首先我們對(duì)于有些基因?qū)M(jìn)行一定的敲入。譬如對(duì)基因CXCL12，我們就進(jìn)行了一定的研究，通過微環(huán)境的研究，可以知道在哪些環(huán)境中實(shí)現(xiàn)造血干細(xì)胞再生，通過這種研究我們看到哪些細(xì)胞是重要的要素，幫助在人體內(nèi)實(shí)現(xiàn)造血干細(xì)胞的維護(hù)和再生，通過這些因素的研究，在骨髓里面，對(duì)于所有等位基因進(jìn)行充分的分析，我們可以看到，通過排除法可以把某些細(xì)胞進(jìn)行排除，有些細(xì)胞他們是比較能夠促進(jìn)這些造血干細(xì)胞再生，得到不同的細(xì)胞類型，在這張圖當(dāng)中有所列出，而且能夠了解這些因素，這些因素能夠促進(jìn)造血干細(xì)胞的維護(hù)。

所以，在這種環(huán)境下，可以看到哪些基因能夠幫助我們來維護(hù)這些造血干細(xì)胞，可以看到在底部是骨頭、中間是骨髓、上面也是骨頭，我們看到在綠色的部分按照環(huán)的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)的，在這些環(huán)狀里面，它有很多的血管，這些就是我們看到造血干細(xì)胞的存在。事實(shí)上它是血管周圍細(xì)胞組成了這些環(huán)狀的結(jié)構(gòu)，能夠幫助我們維護(hù)這些造血干細(xì)胞。我們利用了這種綠色的標(biāo)記，把這些細(xì)胞進(jìn)行過濾，最后我們看到這些細(xì)胞、以及內(nèi)皮細(xì)胞，它的這種接受器以及間質(zhì)細(xì)胞這種關(guān)系，這樣把這些細(xì)胞進(jìn)行控制，了解這些細(xì)胞的位置，我們看到CXCL12是我們要求維護(hù)造血干細(xì)胞的因素，它是能夠幫助我們實(shí)現(xiàn)造血干細(xì)胞的再生。在這個(gè)部分我們看到還有很多造血干細(xì)胞，在CXCL12里面最大一部分因素就是血管周圍細(xì)胞，還有這些間質(zhì)細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞，這些內(nèi)皮細(xì)胞，它也是和CXCL12有關(guān)，它的數(shù)量是比較大的，因此我們把所有不同的細(xì)胞類型進(jìn)行分析，所有的細(xì)胞都會(huì)成為造血干細(xì)胞存在的微環(huán)境，包括之前所說CXCL12，在這里有很多的細(xì)胞類型。

人們認(rèn)為在微環(huán)境當(dāng)中，我們目前還沒有找到它的活動(dòng)環(huán)境，還無法證明這種微環(huán)境是造血干細(xì)胞存在必要環(huán)境，但是在底部的綠色我們看到從基因表達(dá)的角度來看，這些內(nèi)皮細(xì)胞還有LEPR+基質(zhì)細(xì)胞，他們是造血干細(xì)胞維護(hù)和微環(huán)境，基于這樣的觀察，我們發(fā)現(xiàn)，如果我們把內(nèi)皮細(xì)胞以及Lepr+細(xì)胞這些scf去除的話，基于之前所說的標(biāo)記表達(dá)的方式，用骨髓移植的方法研究小白鼠，如果把內(nèi)皮細(xì)胞以及Lepr+細(xì)胞里面這些造血干細(xì)胞要素去除的話，它要依賴于內(nèi)皮細(xì)胞所產(chǎn)生的因素生成造血干細(xì)胞。另外在這個(gè)領(lǐng)域之中，這些造血干細(xì)胞是非常罕見和稀有的。在2005年的時(shí)候發(fā)表的一篇論文中，講述了細(xì)胞在微環(huán)境中找到造血干細(xì)胞，日本專家?guī)椭覀兎治鲈诠撬枥锩嫒绾握业皆煅杉?xì)胞存在。它是比較少的一個(gè)部分了，造血干細(xì)胞含量非常之少，我們需要對(duì)這些骨髓進(jìn)行成像了解具體干細(xì)胞位置在哪里，在這方面有很多的技術(shù)優(yōu)勢(shì)幫助我們找到造血干細(xì)胞的位置，我們看到這些骨頭和骨髓在幻燈片的右邊，這些骨頭之間骨髓位置，利用這種成像技術(shù)，利用3D圖像再構(gòu)技術(shù)，可以找到骨髓里面造血干細(xì)胞位置在哪里，每一個(gè)獨(dú)立造血干細(xì)胞位置以及周圍鄰居細(xì)胞在哪。

大家知道，對(duì)于大部分哺乳動(dòng)物來說，也包括了小鼠他們都是使用抗壞血酸來調(diào)控造血干細(xì)胞的功能。因?yàn)槲覀冎榔鋵?shí)在這個(gè)凈化過程當(dāng)中，酶它通過這樣一個(gè)變化的方式，它可以失去維C，這可以說是開創(chuàng)性的一步。我們知道為什么VC在干細(xì)胞過程中如此重要呢？因?yàn)榭箟难嵩谛∈蠓尾亢铣傻?，如果所有小鼠都能夠比較健康，它們所攝取的食物VC水平有所不同。如果小鼠缺乏VC的話，它們抗壞血酸的含量會(huì)降低，隨著抗壞血酸水平不斷減少，我們發(fā)現(xiàn)造血干細(xì)胞消耗頻率增加了。所以如果說要獲得干細(xì)胞性能的話，我們需要進(jìn)行轉(zhuǎn)入，需要有更多干細(xì)胞的活動(dòng)，尤其是那些如果抗壞血酸含量比較低的話，消耗頻率有所增加，我們可以通過它來了解腫瘤形成機(jī)制。

我們發(fā)現(xiàn)VC它其實(shí)可以幫助我們?nèi)ヒ种颇[瘤的活動(dòng)程度。那么這個(gè)機(jī)理抗壞血酸它所起到的作用是什么呢？它主要和Tet2的功能息息相關(guān)，Tet2是一種限制體內(nèi)功能輔因子，可以看到Tet2功能是什么呢？把5MCDNA進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，在干細(xì)胞當(dāng)中可以明顯看到如果說抗壞血酸水平比較低的話，轉(zhuǎn)錄過程和轉(zhuǎn)錄量有所下降。但是如果把抗壞血酸消除，從它的背景效應(yīng)當(dāng)中消除，一旦你的Tet2的功能也被消除了，抗壞血酸其實(shí)控制了Tet2相應(yīng)功能的水平。Tet2其實(shí)是一種酶，負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)造血干細(xì)胞的功能，并且抑制骨髓性白血病的發(fā)展，如果Tet2變異的話，可能會(huì)引發(fā)白血病。如果說一個(gè)細(xì)胞是缺乏VC的話，如果把它轉(zhuǎn)錄到含有正常VC水平，如果說它轉(zhuǎn)錄不是很合適的話，就沒有辦法起到很好的效果。但是如果說干細(xì)胞可以自動(dòng)去調(diào)節(jié)它的造血干細(xì)胞功能的話，如果缺乏VC的話，Tet2活躍性有所減少，這種方式直接通過干預(yù)干細(xì)胞可以去自動(dòng)的來進(jìn)行造血干細(xì)胞功能調(diào)節(jié)。

對(duì)于罹患白血病的風(fēng)險(xiǎn)，如果說你們VC水平達(dá)到日常要求，你們罹患的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)更低一些。我們覺得這是非常重要的，尤其是在近年來，我們認(rèn)識(shí)到了，有一部分人當(dāng)他們年齡不斷增加的話，當(dāng)他們接受抗癌治療的時(shí)候，他們干細(xì)胞可以幫助他們?nèi)ド梢恍┥眢w部分，但是，我們知道，如果說干細(xì)胞不斷的去累積到變異的話，當(dāng)然也有一些變異其實(shí)是有好處的。所以，我們與其說要讓所有的干細(xì)胞他們同樣的發(fā)揮作用來推動(dòng)造血干細(xì)胞的話，其實(shí)，整個(gè)干細(xì)胞他們是在造血和造骨方面所起到的作用有所不同。所以人們也正在不斷去探測(cè)這一點(diǎn)，因?yàn)槲覀冎浪麄冾净及籽「怕视兴煌?，另外幫助我們更好地了解其他跟衰老相關(guān)疾病的成因，包括心血管類的疾病。