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谁能想到培养造血干细胞的关键,竟然是市售约 100 日圆的胶水

2024-11-02 211

白血病是相当难缠的癌症,为了治疗这种疾病,患者必须在化疗及放疗后移植造血干细胞(HSCs),然而因为造血干细胞在实验室培养困难,像是干细胞移植、基因治疗的研究工作都受到严重阻碍,但史丹佛和东京大学研究人员可能已经破解培养的关键所在。说起来可能有点难以想像,但这项关键物品其实在生活中随处可见:“胶水”。

在解释“胶水”为何成为关键以前,我们先说明一下造血干细胞的重要性。

造血干细胞是骨髓中的稀有细胞,就像其他干细胞一样,它的“自我更新”(self-renewal)特质让它可以分裂产生更多的造血干细胞,而“多潜能”(Multipotent)特质则使它也可以分化为体内所有不同类型的血液和免疫细胞。

在治疗应用上,人们很早就知道患有像是镰状红血球贫血症(SCA)或白血病等免疫、血液疾病的患者,能够透过移植健康造血干细胞来治愈疾病,然而为了使治疗发挥作用,患者必须先使用化疗或放疗杀死自身的造血干细胞来消灭疾病,并为健康细胞在骨髓中的居所定居留出空间。

但化疗和放疗都具有一定的危险性,对于儿科患者尤其如此,他们可能在往后出现生长迟缓、不孕或继发性癌症等副作用,而对于病情严重或老年患者来说,由于他们虚弱得无法忍受放疗、化疗疗程,因此往往也无法接受移植。

长时间以来,研究人员一直在思考一种可能性,他们认为如果能够一次移植大量健康造血干细胞,将可以免去透过放疗、化疗移除现有细胞的需要,让新来者直接进入并开始提供健康血液及免疫细胞。

然而这项理论很难测试,因为造血干细胞难以大量分离,尽管多年来人们经能在实验室中培养出人类造血干细胞,但细胞却无法做到自我更新,只是会分化成前体细胞(precursor cells)成为不同类型血液、免疫细胞的前身。

“胶水”派上用场的地方便在于此。过去研究人员使用的培养液 0.5 升便要价数万日圆,还几乎难以让细胞成功增生,但这次团队在检讨培养液成分时,只使用成分之一的聚乙烯醇(PVA)却顺利培养成功,甚至后续使用市售的“Arabic Yamato”胶水也成功培养。

▲ 谁能想到,只需约 100 日圆的胶水便是培养造血干细胞的答案。(Source:yamato 官网)

在小鼠的实验中,原始的 50 个细胞在 28 天内增加了约 8,000 倍,其中每 35 个细胞中就有 1 个仍具有“自我更新”特质,数量较原始样本增加了 200-900 倍,可说是前所未有的扩张水平。

史丹佛大学遗传学教授、论文高级作者 Hiromitsu Nakauchi 表示,这是他做为干细胞研究员的人生目标之一,“50 年来,世界各地的研究人员一直在寻找将这些细胞大量繁殖的方法,现在团队已经确定了一系列条件,能将这些细胞的数量在短短一个月内扩大近 900 倍,相信这种方法可以改变人们看待造血干细胞移植和基因疗法的方式。”

这项研究特别的是,研究人员已经在小鼠实验中证明有可能成功移植大量干细胞到体内,而不须先消除受体自身的干细胞群,如果这项技术也适用于人类,它将能协助有血液、免疫疾病的患者,免于面对移植前严格放疗或化疗方案可能带来的危险。

Nakauchi 透露,团队还发现在培养过程中可以使用 CRISPR 技术来修正原始造血细胞中的任何遗传缺陷,也就是说或许能够使用患者自己的细胞来进行基因治疗,团队现在正在老鼠身上测试这种方法。研究已刊载于《自然》(Nature)期刊。

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(首图来源:shutterstock)

2019-06-03 20:58:00

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