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科學家們揭示血液真實起源

發布時間:2014-10-10 點擊量:562

  

導讀:來自波士頓兒童醫院哈佛幹細胞研究所科學家們的新數據表明,出人意料,我們每天生成的數十億血細胞并非是由造血幹細胞,而是少一些多能性的後代細胞——祖細胞所産生。研究人員猜測,血液源自于不同的穩定長壽祖細胞群,它們負責生成了特定的血細胞類型,而造血幹細胞有可能是充當了至關重要的儲備庫。 一個為期7年的研究項目開發出了一種組織幹細胞條碼和追蹤系統,揭示出了從前未被了解的有關正常血液生成的一些特征:來自波士頓兒童醫院哈佛幹細胞研究所科學家們的新數據表明,出人意料,我們每天生成的數十億血細胞并非是由造血幹細胞,而是少一些多能性的後代細胞——祖細胞所産生。研究人員猜測,血液源自于不同的穩定長壽祖細胞群,它們負責生成了特定的血細胞類型,而造血幹細胞有可能是充當了至關重要的儲備庫。 這項獲得美國國立衛生研究院(NIH)院長創新獎(NIH Director`s New Innovator Award)支持的研究發表在10月5日的《自然》(Nature)雜志上,表明祖細胞有可能與造血幹細胞一樣有價值,适用于血液再生治療。 這項新研究向長期以來教科書中讀到的内容:造血幹細胞維持了血液的日常更新提出了挑戰。以往人們根據骨髓移植後造血幹細胞在重建血細胞群中起重要作用而得出了這一結論。但由于缺乏工具來研究正常情況下的血液形成機制,沒有人能夠在不做移植手術的情況下追蹤血細胞的起源。 波士頓兒童醫院科學家Fernando Camargo博士和他的博士後研究人員孫建龍(Jianlong Sun,音譯)博士,利用一種生成小鼠所有造血幹細胞和祖細胞DNA獨特條形碼的工具解答了這一問題。當标記細胞分裂時,所有的後代細胞都擁有相同的條形碼。這一生物存儲系統使得能夠确定用來生成血液的幹/祖細胞數量以及它們存活的時間,并解答了關于個别血細胞來源的一些基本問題。 孫建龍說:“以往從未有過如此強大的一種實驗方法,使得人們能夠在不做移植手術的情況下探究機體内成熟細胞類型之間的譜系關系。我們現在通往的其中一個大方向是,重新審視整個血細胞層級,看看當我們使用這一内部标記系統時當前知識的真實性。” Camargo說:“過去人們曾嘗試利用病毒來标記血細胞,但這需要将這些細胞取出體外,感染并再次移植它們,引起了許多的問題。我想找到一種方法來标記體内的血細胞,我獲得了一個zui佳的點子:利用稱作為轉座子的可移動遺傳元件。” 轉座子是一種當暴露于轉座酶(transposase)下時,可以跳躍至DNA中随機位點的遺傳密碼。Camargo的方法利用了一種特殊的轉基因小鼠,它們的所有血細胞中都具有一個來源自魚類的轉座子。當将小鼠暴露于轉座酶下時,每個血細胞轉座子均改變了位置。轉座子移至的DNA位點充當了細胞的條形碼,當在幾個月後取得小鼠的血液時,可将具有相同轉座子定位的細胞與它的祖先細胞起來。 Camargo和孫建龍花費了7年的時間來開發這一轉座子條碼系統,這是Camargo畢業後在Whitehead生物醫學研究所啟動自己的實驗室時開啟的首批研究項目之一。在經曆三年的挫折後孫建龍加入到了這一項目中,其完成了一個實驗創舉得到了Nature論文中的這些結論,包括許多的幹細胞或祖細胞如何促使小鼠血液中一些免疫細胞形成的數據。 在解答出非移植條件下血液生成的問題之後,研究人員現正計劃探索他們的條形碼工具的更多應用。 孫建龍說:“對于能夠利用這一工具來條碼及追蹤從衰老到正常免疫反應一系列條件下,不同幹細胞或祖細胞的後代細胞,我們也感到非常興奮。我們首先将這一技術用于了血液分析,這一系統還可以幫助解答有關實體組織細胞群的一些基本問題。伱可以設想一下,能夠觀測腫瘤的進展,或是識别出從腫瘤處脫落,現正在血液中循環的癌細胞的起源。” “我認為其不僅對于血液領域具有重大的意義,還可以改變人們觀測幹細胞和祖細胞關系的模式。我們從該領域其他專家那裡得到的反饋太好了。這真是一項開創性的技術,”Camargo說。 (來源:生物通)

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