造血干细胞及其应用研究进展

造血干细胞(hematopoietic stem cells, HSCs)是一类多能干细胞,位于特殊的造血微环境,主要存在于骨髓中。其能自我更新和多向分化为各种功能的血细胞,维持血液系统的建立和动态平衡。造血干细胞的这些重要特性以及造血干细胞移植在临床上的广泛应用,结合基因治疗和基因编辑技术的进步,使得基于造血干细胞治疗多种血液疾病和免疫疾病的基因治疗研究在近年来取得了很大的进展。该文将从造血干细胞生物学特征、来源、造血干细胞微环境的基础研究,以及造血干细胞基因治疗、自体造血干细胞移植治疗β-地中海贫血等方面的临床研究和应用进展进行综述。     

小鼠胚胎黄囊中的造血干细胞

本文比较了卵黄囊造血干细胞与胎儿的肝、脐血管和成人骨髓中的造血干细胞之间的区别,揭示了卵黄囊造血干细胞向各系细胞分化的过程,以及细胞因子、卵黄囊内皮细胞对其增殖,分化的影响。卵黄囊造血干细胞有很强的增殖,分化能力,且不表达组织相容性复合体抗原,故可运用该细胞促进机体造血功能的恢复。     

造血干细胞发育的分子机制

造血干细胞是一群具有自我更新及分化能力的多能干细胞,可以分化为所有类型的成熟血细胞.造血干细胞的发育过程受到多种转录因子及信号通路的精密调控,任何调控失衡都将导致严重的发育缺陷或者重大疾病.本文系统总结了脊椎动物(小鼠及斑马鱼)造血干细胞发育过程中发挥关键作用的信号通路及转录因子,不仅有助于理解造血干细胞发生的分子机制,而且对完善调控网络以及促进基础向临床转化具有一定的理论指导意义.     

造血干细胞受体和表面抗原研究进展

多能造血干细胞(CFU-S)存在多种受体和表面抗原。在体外,肾上腺素、胆碱和组织胺H_2等受体的激动剂可促使CFU-S从Go期进入S期。用小鼠脑免疫的兔血清(RAMBS)可灭活90～95%的CFU-S,增加抗血清浓度也不能灭活其余5～10%的CFU-S。CFU-S/CFU_(GEMM)存在Ia(样)抗原和其它抗原。Ia(样)抗原与细胞周期状态密切相关。     

胚胎干细胞向血液干细胞定向分化的研究进展

骨髓移植是目前治疗恶性白血病以及遗传性血液病最有效的方法之一。但是HLA相匹配的骨髓捐献者严重短缺,骨髓造血干细胞（hematopoietic stem cells,HSCs）体外培养困难,在体外修复患者骨髓造血干细胞技术不成熟,这些都大大限制了骨髓移植在临床上的应用。多能性胚胎干细胞（embryonic stem cells,ESCs）具有自我更新能力,在合适的培养条件下分化形成各种血系细胞,是造血干细胞的另一来源。在过去的二十多年里,血发生的研究是干细胞生物学中最为活跃的领域之一。小鼠及人的胚胎干细胞方面的研究最近取得了重大进展。这篇综述总结了近年来从胚胎干细胞获得造血干细胞的成就,以及在安全和技术上的障碍。胚胎干细胞诱导生成可移植性血干细胞的研究能够使我们更好地了解正常和异常造血发生的机制,同时也为造血干细胞的临床应用提供理论和实验依据。     

破骨细胞的起源

破骨细胞长期来被认为来自骨原细胞。近来由于对碳粒标记腹腔巨噬细胞、鹌鹑－鸡胚嵌合体细胞核标记、巨溶酶体细胞质标记等的研究,以及骨硬化病骨髓移植的研究,都有力地证实破骨细胞起源于造血干细胞。目前认为破骨细胞的发育途径是由多能造血干细胞增殖为循环的单核细胞,进入组织后转变为巨噬细胞,最后融合成多核的破骨细胞。     

诱导多能干细胞在血液系统疾病中的研究进展

造血干细胞移植(hemopoietic stem cell transplantation,HSCT)用于血液系统疾病的治疗已取得迅猛发展。但由于供体有限及配型效率不高等问题,严重阻碍了其在临床上的广泛应用。因此,人们迫切地寻求更为安全、经济和有效的造血干细胞的资源。诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,i PS)在体外可被诱导分化为多种细胞,其中对体外诱导分化为造血干细胞的研究尤为深入。该文就i PS细胞在体外定向分化为造血干细胞及移植研究的最新进展作一综述。     

人胎肝细胞裂解液对照射小鼠多能造血干细胞的影响

本文采用内、外源脾结节形成测定法和流式细胞术观察了人胎肝细胞裂解液FLL及其峰组分在γ射线照射小鼠多能造血干细胞损伤修复中的作用。证明照后24h给予FLL及峰组分4—5能明显增加受照小鼠残存造血干细胞形成CFU-S的能力,促进处于G1/0期的造血干细胞提前进入增殖状态。     

CD34^—造血干细胞研究进展

新近研究发现,在小鼠和人体内存在一类CD34抗原阴性的造血干细胞,它们以其更广泛的增殖和分化潜能,向临床造血干细胞移植提出了新的挑战和选择,也引起了人们的关注,本文对CD34^-造血干细胞目前的研究进展加以阐述。     

DPPA2 基因的研究进展

DPPA2(Developmental pluripotency-associated gene 2)是近年来发现的一种在多能性细胞和某些癌组织中特意表达的基因。它与早期胚胎发育密切相关,参与维持胚胎干细胞的多能性及自我更新,还在体细胞重编程为多能性诱导干细胞的过程中发挥了作用。此外,它还是一种新的肿瘤抗原,有望成为某些恶性肿瘤的特异性免疫治疗新靶点。本文就DPPA2的结构、功能,以及它与胚胎发育、恶性肿瘤、体细胞重编程的关系等方面的研究进展做一综述。     

小鼠骨髓造血干细胞、外周血组成随年龄的变化趋势及其相关性分析

造血干细胞是具有自我更新能力并能分化为血液中各种血细胞组分的多能干细胞。近来研究显示,不同造血干细胞表面标志物标记的造血干细胞具有分化为不同血细胞的趋势,但是这种分化的内在关系仍不清楚。对小鼠CD34~-/Sca-1~+骨髓造血干细胞、外周血组成随小鼠年龄增长的变化情况进行了分析,结果显示:随着年龄的增长,骨髓中的CD34~-/Sca-1~+骨髓造血干细胞比率显著增加;而外周血各组分则随年龄变化呈现不同的趋势。对不同年龄段小鼠的骨髓造血干细胞及其他组分与外周血组分的同步分析发现,外周血中血小板密度变化趋势与CD34~-/Sca-1~+骨髓造血干细胞变化情况相关系数为0.804 8;外周血中淋巴细胞密度变化趋势与CD34~+/Sca-1~-骨髓细胞的变化情况相关系数为0.947 97;外周血中白细胞密度变化趋势与CD34~+/Sca-1~+骨髓细胞变化情况相关系数为0.763 1(大于0.9为极度相关,0.7到0.9为高度相关)。     

外周血造血干细胞移植的实验观察

外周血白细胞中存在着少量的造血干细胞。对某些造血功能损伤的动物或人,移植外周血造血干细胞可以促进机体造血功能的恢复。但是,在外周血中存在着大量的免疫活性细胞,因此,在同种异体移植中,由于个体组织抗原的差异,输入大量免疫活性细胞     

IL-33转基因小鼠骨髓造血干／祖细胞向髓系细胞分化的能力增强

目的：利用IL-33转基因小鼠研究IL-33对造血干/祖细胞的增殖和分化影响。方法利用流式细胞仪分析IL-33转基因小鼠及同窝野生对照小鼠的外周血、脾脏、骨髓细胞的免疫表型及造血干细胞分化不同阶段细胞的数量变化;利用体外成克隆实验和细胞周期分析研究IL-33对于造血干细胞增殖能力的影响。结果与野生型小鼠相比,IL-33转基因小鼠B细胞和T细胞在外周血中都明显降低,粒细胞在外周血和骨髓中都有明显增加;IL-33转基因小鼠的骨髓造血干细胞和多能祖细胞数量减少,共同淋系祖细胞数量减少,共同髓系祖细胞和粒单系祖细胞数量增加;IL-33转基因小鼠的造血干细胞处于S-G2-M的细胞增多;体外单克隆实验发现IL-33转基因小鼠造血干细胞形成的集落数增加。结论 IL-33转基因小鼠造血干细胞增殖能力增强,更易向髓系细胞分化。     

DPPA2基因的研究进展

DPPA2（Developmental pluripotency．associatedgene2）是近年来发现的一种在多能性细胞和某些癌组织中特意表达的基因。它与早期胚胎发育密切相关,参与维持胚胎干细胞的多能性及自我更新,还在体细胞重编程为多能性诱导干细胞的过程中发挥了作用。此外,它还是一种新的肿瘤抗原,有望成为某些恶性肿瘤的特异性免疫治疗新靶点。本文就DPPA2的结构、功能,以及它与胚胎发育、恶性肿瘤、体细胞重编程的关系等方面的研究进展做一综述。     

交替剪接对干细胞多能性维持与谱系分化的调控

交替剪接是转录后修饰的一个重要过程,它很好的解释了基因数量有限性和蛋白质多样性之间巨大差异的问题。交替剪接能够调控细胞的多种生物学行为,比如增殖、分化和发育等,而且与许多疾病的发生相关,包括癌症。干细胞多能性维持和分化的研究大多集中在转录因子、染色质重塑和非编码RNA上,交替剪接概念的引入为干细胞研究提供了一个新的视角。该文综述了干细胞交替剪接调控的最新研究,首先简述了不同类型的干细胞(全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞)中存在的交替剪接事件;其次,从四个方面阐述了交替剪接对干细胞多能性的调控;最后,系统地总结了干细胞向神经组织、肌肉组织、造血系统、脂肪组织和骨组织分化过程中发生的交替剪接事件。这些研究充分说明了未来干细胞领域的研究中,交替剪接是不可或缺的一部分。     

造血干细胞生物学——研究与展望

造血干细胞（hematopoietic stem cell,HSC）是目前研究方法最为多样、研究技术手段最为成熟的一类组织干细胞,并且已经被成功运用于临床上对白血病以及先天性免疫缺陷等疾病的治疗。近年来,通过对一系列“转基因”与“基因敲除”小鼠模型的分析,人们对造血干细胞在胚胎早期发育过程中的发生与起源、造血干细胞“自我更新”与“定向分化”的调节机制、骨髓中造血干细胞的微环境（niche）对造血干细胞功能维持的调控,以及造血干细胞与白血病干细胞之间的相互关系等诸多方面都取得了很大的进展。如何实现造血干细胞的体外长期培养与扩增,实现胚胎干细胞（embryonic stem cell,ESC）或诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cell,iPS细胞）向造血干细胞进行有效的定向分化,以及探索造血干细胞在病理状态（如癌症、贫血、衰老等）或应激状态下（如炎症与感染、组织损伤、代谢异常等）的功能变化,都将会是今后造血干细胞研究的重要方向。     

国外动态

日科学家以干细胞制造血小板日本京都大学的研究团队以"诱导性多能干细胞(iPS细胞)"的新技术制造血小板,这种血小板无癌化问题,在对老鼠的实验中也能正常运作。科学家从iPS细胞中制造出造血前驱细胞,并使其分化成可产生血     

表型错配与骨髓移植

临床上治疗白血病进行骨髓或干细胞移植时 ,需要用放射线或细胞毒药物杀伤病人 (受体 )的骨髓或造血干细胞 ,否则会产生排斥反应。为避免移植的 (供体 )骨髓或造血干细胞对受体产生排斥反应 ,要寻找人白细胞抗原 (ＨＬＡ)相同的供体 ,以避免供体的免疫细胞攻击受体的组织细胞。但是 ,Ｋｕｇｇｅｒｉ等人的研究成果显示 ,供体的某些ＨＬＡ与受体不同是有益的 ,它会减少白血病的复发。因为 ,在移植反应中 ,ＮＫ细胞也发挥很大的作用。如果 ,ＨＬＡ不同 ,供体的ＮＫ细胞会攻击受体的骨髓或造血干细胞衍生的抗原递呈细胞 ,使受体的抗原不能递呈…     

脑髓——成脑中多能性神经干细胞存在的区域

近来大量研究表明成年哺乳动物的脑中存在着具有增殖和分化潜能的多能性神经干细胞.含有这些神经干细胞的脑组织,由于它与造血的骨髓有许多共性,而称之为“脑髓”.研究成体脑中神经细胞的新生是神经科学中十分重要的领域.深入的研究将会促进利用成体脑中增殖神经元的迁移以及胚胎干细胞的移植来治疗神经退行性疾病.     

造血干细胞发育过程中的信号通路调控

血液系统是维持机体生命活动最重要的系统之一,为机体提供所需的氧气和营养物质,通过物质交换维持内环境的稳态,同时为机体提供免疫防御与保护。血细胞是血液的重要组成成分,机体中成熟血细胞类型起源于具有自我更新及分化潜能的多能成体干细胞—造血干细胞(hematopoietic stem cells,HSCs)。造血干细胞及各类血细胞产生、发育及成熟的过程称为造血过程,该过程开始于胚胎发育早期并贯穿整个生命过程,任一阶段出现异常都可能导致血液疾病的发生。因此,深入探究造血发育过程及其调控机制对于认识并治疗血液疾病至关重要。近年来,以小鼠(Mus musculus)和斑马鱼(Danio rerio)作为动物模型来研究造血发育取得了一系列的进展。其中,BMP、Notch和Wnt等信号通路对造血干细胞的命运决定和产生发挥了重要作用。本文对这些信号通路在小鼠和斑马鱼造血过程中的调控作用进行系统总结,以期能够完善造血发育过程的调控网络并为临床应用提供指导。