造血干细胞的小环境

造血小环境是维持和调控造血干细胞的一个小环境。Sean  Morrison及其同事利用一种系统性的条件遗传学方法，识别出了干细胞因子（造血干细胞的维持所必需的一种主要小环境细胞因子）的细胞来源。他们发现，干细胞因子是由内皮细胞和“表达瘦蛋白受体的血管周围基质细胞”表达的，而不是由以前所描述的小环境细胞（如造骨细胞）表达的。这些发现表明，造血干细胞存在于一个血管周围的小环境中，在该小环境中，多种细胞类型表达能够促进其维持的因子。



来自美国德州大学西南医学院新儿童研究所的科学家鉴定出体内造血干细胞存活和茁壮成长的环境，这是增加骨髓移植的安全性和有效性的重要一步。2012年1月25日，该研究结果在线发表在《自然》期刊上，并且Ilya  A.  Shestopalov和Leonard  I.  Zon针对此项研究发表了一篇评论性文章《干细胞：合适的邻居》(Stem  cells:  The  right  neighbour)。



造血干细胞每天产生上百万个新的血细胞。Sean  Morrison博士领导的研究小组想知道哪些细胞产生培育造血干细胞的微环境。答案在于构成血管的内皮细胞(endothelial  cell)和血管周细胞(perivascular  cell)。



该新儿童研究所主任Morrison博士也是这项研究的通信作者。他说，“尽管几十年来科学家一直努力鉴定出该干细胞所在的家园，但是这是第一篇研究论文揭示出功能上负责维持体内造血干细胞的细胞。这一发现将导致人们鉴定出细胞促进干细胞维持和增殖的机制。”



科学家已经确定出如何制造大量干细胞和如何将这些细胞转变为神经系统、皮肤和其他组织的那些细胞。但是类似制造造血干细胞的努力一直遭遇困境。一个关键的障碍在于人们缺乏对造血干细胞在身体上所处微环境(niche)的理解。



在该新儿童研究所获得的第一项突破中，Morrison博士实验室通过系统性地确定哪些细胞是干细胞因子(stem  cell  factor,  SCF)---维持造血干细胞所需的蛋白---的来源而解决了这种问题。他的研究小组用来自水母的表达绿色荧光蛋白的基因交换小鼠中表达干细胞因子的基因。发绿光的细胞是内皮细胞和血管周细胞，从而揭示它们就是培育健康造血干细胞的微环境的产生者。



另外实验室研究还表明如果干细胞因子从内皮细胞或血管周细胞中去除，则会导致造血干细胞耗竭。如果内皮细胞和血管周细胞中的干细胞因子都丢失，则会导致造血干细胞几乎完全消失。



Morrison博士说，该研究对骨髓和脐带血移植有影响。如果科学家能够鉴定出血管周细胞促进造血干细胞增殖的剩余信号，那么他们可能能够在实验室中复制这些信号。如果能够进行复制将会使得在移植进病人体内之前增殖造血干细胞，因而增加这种广泛使用的临床实验程序的安全性和有效性。



Morrison博士的论文是第一篇来自德州大学西南医学院新儿童研究所的论文。在Morrison博士的领导下，该研究所集中研究以下几种领域的交叉应用：干细胞生物学、癌症和有潜力揭示治疗疾病新策略的代谢。



该研究所当前有30多名科学家，德州大学西南医学院研究人员领导的15个实验室最终将有150名科学家。Morrison博士实验室集中研究血液、神经系统和皮肤的成体干细胞生物学和癌症。(生物谷：towersimper编译)