《Nature》新技术推翻了无人质疑的“常识”

【字体: 时间:2022年06月17日 来源:Nature

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  我们血液的起源可能和我们想象的不太一样。发表在《Nature》杂志上的一项突破性研究利用小鼠的细胞条形码技术发现,血细胞不是来自一种母细胞,而是两种母细胞,这一发现可能会对理解血癌、改善骨髓移植以及增强衰老的免疫系统产生影响。

  
   

Birth of blood-forming cells    

小鼠胚胎的脐动脉壁中诞生的最早的造血细胞簇。红色的细胞代表胚胎多能祖细胞(eMPPs)。

资料来源:Sachin H. Patel/波士顿儿童医院

我们血液的起源可能和我们想象的不太一样。利用小鼠的细胞“条形码”,一项开创性的研究发现,血细胞不是来自一种母细胞,而是两种母细胞,这可能对血癌、骨髓移植和免疫学产生影响。波士顿儿童医院干细胞项目的Fernando Camargo博士领导了这项研究,研究结果发表在6月15日的《Nature》杂志上。

Camargo说:“从历史上看,人们一直认为,我们的大部分血液来自少数细胞,这些细胞最终成为血液干细胞,也被称为造血干细胞。”他也是哈佛干细胞研究所的成员,也是哈佛大学的教授。“我们惊讶地发现另一组祖细胞不是来自干细胞。它们在胎儿时期制造大部分血液,直到成年初期,然后才逐渐开始减少。”

研究人员现在正在继续研究,看看这些发现是否也适用于人类。如果是这样的话,这些被称为胚胎多能祖细胞(eMPPs)的细胞,可能会为增强老年人免疫系统的新疗法提供信息。它们还可能对血癌,尤其是儿童血癌有新的了解,并有助于使骨髓移植更有效。

细胞“条形码”

Camargo的团队应用了他们几年前开发的条形码技术。他们使用一种被称为转座酶或CRISPR基因编辑的酶,将独特的基因序列插入小鼠胚胎细胞中,这样一来,所有从它们进化而来的细胞也都携带这些序列。这使得研究小组能够追踪所有不同类型血细胞的出现,以及它们从哪里来,一直到成年。

“以前,人们没有这些工具,”Camargo说。此外,干细胞产生所有血细胞的观点在该领域已经深入人心,没有人试图质疑这一观点。通过跟踪小鼠随着时间的推移发生了什么,我们能够看到新的生物学。”

了解老化的免疫系统

通过条形码技术,研究人员发现,与血液干细胞相比,eMPPs是大多数对免疫反应重要的淋巴细胞(如B细胞和T细胞)的更丰富的来源。Camargo认为,他们观察到的eMPPs随着年龄的增长而减少,这可能解释了为什么人们的免疫力会随着年龄的增长而减弱。

Camargo说:“我们现在正在试图了解为什么这些细胞在中年时逐渐消失,这可能让我们可以操纵它们,以实现恢复免疫系统活力的目标。”

理论上,可能有两种方法:延长eMPP细胞的寿命,可能通过生长因子或免疫信号分子,或者用基因疗法或其他方法治疗血液干细胞,使它们更像eMPP细胞。

拆包血液癌症

Camargo也对更好地理解和治疗血癌的潜在影响感到兴奋。例如,以老年人为主的髓系白血病会影响粒细胞和单核细胞等髓系血细胞。Camargo认为这些白血病可能来源于血液干细胞,而儿童的白血病,主要是淋巴性白血病,可能来源于eMPPs。

他说:“我们正在通过观察突变对小鼠血液干细胞和eMPPs的影响,试图了解导致白血病的突变的后果。我们想看看这些不同的细胞来源产生的白血病是否不同——淋巴样或髓样。”

改善骨髓移植?

最后,认识到血液中有两种母细胞可能会给骨髓移植带来革命性的变化。

“当我们试图对小鼠进行骨髓移植时,我们发现eMPPs不能很好地移植;它们只持续了几个星期,”Camargo说。“如果我们可以添加一些基因,让eMPPs长期生长,它们可能会成为更好的骨髓移植来源。它们在年轻的骨髓捐赠者中比血液干细胞更常见,它们可以产生淋巴细胞,这可能会导致移植后更好的免疫系统重建和更少的感染并发症。”



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