人胚胎干细胞生成红细胞 输血不在愁

    　对于大量失血的病人来说，如果输血供应不足，将会对病人的生命造成严重的威胁。而胚胎干细胞具有快速繁殖以及多向分化的能力，所以有潜在的源源不断生成红细胞的能力。近日，美国的科学家开发出一种非常高效率的实验方法，可以用人胚胎干细胞生成年轻的红细胞，然后再在实验室将其培养成成熟的红细胞，从而可以大量的生成红细胞。这一新的研究进展意味着，将来有可能在实验室中就可以满足输血所需要的大量红细胞，但是专家指出，要达到这一目标，仍然还有很多的障碍需要逾越。

        这一研究是由来自美国马萨诸塞州伍斯特的ACT公司、芝加哥伊利诺斯大学以及明尼苏达州的Mayo  Clinic医学院的科学家们共同完成的，其结果在8月《血液》杂志网络版率先发表。

  

        解决血源问题

        人体内红细胞的生成过程是非常复杂的。在成年人的体内，红细胞是在骨髓中生成的，但是在早期的胚胎中，红细胞是在卵黄囊的中胚层细胞中生成的。随着年龄的增长，红细胞的生成部位转为脾和肝脏，然后转移至骨髓。肝细胞到红细胞的分化也包括几个不同的阶段。

        虽然有研究者也对其它可大量生成红细胞的祖系细胞进行了研究，包括脐带血、骨髓以及外周血，但是都没有成功，原因还是受到捐赠血源的限制。此外，对于急诊以及外伤患者中非常少见的O型阴性[O（-）]血患者，血源紧张的问题就更加严重，所以，此研究解决血源问题意义尤其重大。

        在该研究中，研究者们在体外对多个干细胞系给予适宜的刺激，使其分化生成功能性的红细胞（A、B、O型，以及RhD+和RhD-）。结果，研究者们证明，能够大批量将人的胚胎干细胞分化并培养出功能性的、能够携带氧的红细胞。

        红细胞对于人体来说之所以非常重要，是因为它们能够将对人体至关重要的氧气运输至人体内的每一个细胞。用于评价红细胞功能的方法之一就是检测其携氧能力以及稳定性，也就是血液病学中所说的氧离曲线。

        研究者们指出，他们在实验中已经证明，用人类胚胎干细胞培养出的红细胞的氧离曲线，与正常红细胞的氧离曲线是相似的，而且也随着pH值、2，3-二磷酸甘油酸的改变而改变，携带和释放氧的能力也通过了关键性实验的检测。

  

        “重要的第一步”

        虽然与成年人的红细胞相比，干细胞源性的红细胞更像胎儿和胚胎的红细胞，但是在体外经过培养后，还是表现出了成年红细胞的特征。在培养过程中，将β-球蛋白（β-球蛋白为成人血液中最常见的血液蛋白质血色素）的数量从0%增加到了16%以上。

        科学家指出，最为重要的是，细胞在成熟的过程中会经历几个阶段，包括越来越小、逐渐表现出更多成年细胞的特征，比如表达其它重要的蛋白质以及细胞核浓缩。人胚胎干细胞源性红细胞能否进入临床应用的一个至关重要的问题是，这些细胞能否在体外培养时完成去核的过程，从而成为成熟的红细胞。结果，该研究的结果表明，有60%以上的红细胞完成了去核的过程，从而成为成年的红细胞。

        研究者们在文章中总结指出：该研究的结果表明，将人胚胎干细胞大量的分化并培养成功能性的携氧红细胞是可行的。

        研究者们希望将来有一天，这一技术可以为O型阴性红细胞输血者提供“万能供血者”。

        美国国家心肺血液研究所的代理主任Susan  Shurin将这一研究结果称为“重要的第一步”，她指出，研究者们在试管里培育这些细胞，并将其培养成熟，使其在很多方面与正常人产生的红细胞相似，但是这些细胞在人体内能否存活还需要进一步的研究证明。

        还有一个非常重要的问题，就是免疫系统。人体的免疫系统将会识别红细胞表面糖类的抗原，如果这些抗原与免疫系统所识别的不相符，则会被视为异类，从而遭到免疫系统的攻击。虽然还有大量的工作要做，但至少科学家们朝着正确的方向迈出了非常重要的一步。



        相关链接

        人胚胎干细胞源性红细胞的生物学特征和去核

        Biological  properties  and  enucleation  of  red  blood  cells  from  human  embryonic  stem  cells.

        Blood.  2008  Aug  19.

        Lu  SJ，  Feng  Q，  Park  JS，  et  al.

        背景：人体内红细胞的生成是非常复杂的，要经过多个步骤才能完成，其中包括红系祖细胞向成熟红细胞的分化。

        结果：我们的研究表明，将人胚胎干细胞（hESCs）大量的（1010～1011/6孔板的hESC）分化并培养成功能性的携氧红细胞是可行的。此外，研究还首次表明，hESC源性红细胞的氧离曲线与正常红细胞的是具有可比性的，而且随着pH值和2，3-二磷酸甘油酸的改变而改变。虽然hESC源性红细胞表达的主要是胎儿和胚胎中红细胞的球蛋白，但是在体外进行进一步的培养时，这些细胞也具备表达成年红细胞β-球蛋白链的能力。PCR以及球蛋白链特异性免疫荧光分析表明，在体外经过培养之后，β-球蛋白的表达增加，从0%增加到16%。重要的一点是，这些细胞经历了多个分化成熟的阶段，包括细胞逐渐变小、血型糖蛋白A表达逐渐增加、染色质以及核浓缩。在经历过这些阶段之后，有60%以上的细胞将浓缩的细胞核挤出细胞外，完成去核的过程，从而分化成为直径大约为6～8μm的成熟红细胞。  

        结论：这些结果表明，将人胚胎干细胞大量的分化并培养成为成熟的功能性携氧红细胞是可行的。