Nature大突破！印第安纳大学：获取大量造血干细胞又有新方法！守护生命之泉迎来新希望

引言

最新一期国际著名医学期刊《自然-医学》杂志发表了一篇重磅研究，来自美国印第安纳大学的一组科学家发现阻断PPAR-γ信号通路之后能够有效地大量扩增造血干细胞，促进造血干细胞增殖，解决了造血干细胞治疗的数量不足的瓶颈。

不可否认，干细胞疗法是未来许多疾病治疗的希望！

造血干细胞（Hematopoietic stem cell, HSC）号称“生命之泉”，在成体干细胞中是研究得最广泛、最深入的一种，并且，造血干细胞移植已经成熟，挽救过很多人的生命。

然而，干细胞尤其是成体干细胞应用于治疗及临床研究，恐怕最大的瓶颈还在于干细胞的数量问题，由于干细胞分离得到的数量往往稀少，因此，如何将这些少量的干细胞扩增到一定数量或者大量的干细胞一直都是一个关键技术难题！

▲研究者们在权威期刊《自然-医学》上面发表的这篇文章

最新一期国际著名医学期刊《自然-医学》杂志发表了一篇重磅研究，来自美国印第安纳大学的一组科学家发现阻断PPAR-γ信号通路之后能够有效地大量扩增造血干细胞，促进造血干细胞增殖，解决了造血干细胞治疗的数量不足的瓶颈【1】。

▶官媒为干细胞治疗打Call◀

如今，干细胞、免疫治疗及基因编辑三大热门领域早已吸引了普通大众的目光，不但如此，明白的人也可以轻易看出这也是国家战略产业。

官媒《科技日报》近日也聚焦了细胞治疗及干细胞，指出，我国细胞治疗终于进入了临床的大门。其中，采访千人计划专家杨光华，说到：

由于细胞治疗产品的特殊性，此前新药的评价体系很难照搬套用；

药片是死的，细胞是活的，比如干细胞，它培养繁殖会产生不同的‘代数’，不同代数细胞干性不同，其治疗的功能性就会有差异。

▲《科技日报》关注细胞及干细胞治疗

小编不得不说，这位同仁杨专家还是说的非常实在的，正说中了干细胞治疗的关键点上，你培养不同代数的干细胞的干性不同，治疗效果自然是有一定的差异。促进干细胞扩增的方法还是有多种的，但是关键是扩增之后的干细胞还仍然具有干性。

▶造血干细胞◀

造血干细胞根据它的来源的不同主要可以分为骨髓来源的HSC、脐带血来源的造血干细胞（cord-blood hematopoietic stem cells, CB-HSC）、外周血来源的HSC等，其主要的表面分子标记是CD34阳性，当然，造血干细胞还可以根据其他不同的标志物再细分成许多亚群。

▲造血干细胞能够分化成为血液中的其他类型的细胞（图片来自网络）

造血干细胞的移植应用自不必多言，在多种血液恶性肿瘤的治疗后恢复人体造血功能具有重要作用，造血干细胞的移植技术已经是较为成熟的技术。

然而，遇到的最大瓶颈之一还是在于如何获得足够的干细胞，并且这些干细胞仍然具有良好的干性（Stemness）。如何获得足够数量的造血干细胞？这就与找到促进造血干细胞的增殖的方法有关了。

▶HSC增殖两篇干货◀

造血干细胞的培养扩增，除了常规的添加因子，比如干细胞因子（stem cell factor ，SCF），促血小板生成素（thrombopoietin，TPO），粒细胞集落因子G-CSF，FMS样酪氨酸激酶3配体（Fms-like tyrosine kinase 3 ligand，FL）等，那么，还有没有其他能够促进增殖的分子呢？尤其是小分子呢？

▲于2010年发表的一篇《科学》文章和一篇《自然-医学》文章表明小分子SR1（StemRegenin1）和Notch的配体Delta1能够有效地促进造血干细胞的增殖（图片来自本公众号）

在2010年发表的一篇《科学》文章中表明小分子SR1（StemRegenin1）相比没有加SR1的对照组能够有效地促进造血干细胞的增殖50倍左右【2】。目前，一些扩增造血干细胞的培养基恐怕或多或少地在添加因子中加了SR1这个小分子。

而另一篇《自然-医学》的文章则指出Notch的配体Delta1能够有效地促进造血干细胞增殖【3】。

那还有没有其他的类似的分子呢？这类分子可以说多多益善，增加人们扩增造血干细胞的选择性。

▶这篇研究聚焦CB-HSC◀

这篇重磅研究论文发现了什么呢？

研究者们主要找到了一种能够刺激脐带血造血干细胞增殖的小分子GW9662，这是一种PPAR-γ的拮抗剂。

▲研究者们从七十多个化合物中筛选到能够刺激脐带血来源的造血干细胞（CB-HSC）大量增殖的GW9662小分子化合物（a小图）；在加入小分子GW9662之后，能够在第4天和第七天有效地增加CB-HSC的数量（b小图）

研究者们以脐带血来源的干细胞中的一个亚类（Lin−CD34+CD38−CD45RA−CD49f+CD90+）为研究目标，从七十多个化合物中筛选到能够刺激这个亚型的脐带血来源的造血干细胞（CB-HSC）大量增殖的GW9662小分子化合物，在加入小分子GW9662之后，能够在第4天和第七天有效地增加CB-HSC的数量。

为何要选择这个亚类的脐带血来源的造血干细胞？

▲《科学》杂志上面2011年发表的文章

原来，有发表在在2011年的《科学》杂志上的文章表明，这个亚类（CD49f阳性）的造血干细胞能够长期维持造血干细胞的干性，是一类分化潜能非常强的造血干细胞亚型【4】。因此，扩增这个亚类造血干细胞具有重要的意义。

研究者们进一步利用免疫缺陷小鼠体内实验证明了小分子GW9662能够加强CB-HSC的扩增潜能。

▲流式细胞术检测显示小分子GW9662处理的相同数量（3万个）的CB-HSC细胞在免疫缺陷小鼠体内能够分化成更多的血液细胞（CD45阳性）

仅仅只知道小分子GW9662能够促进CB-HSC干细胞增殖还不够，还必须要知道为何能够促使它增殖。

因此，研究者们继续深挖。

结果发现，使用GW9662小分子处理的CB-HSC细胞中FBP1基因的表达明显下降，进一步研究发现，采用RNA干扰技术抑制FBP1基因表达之后，能够促进CB-HSC的增殖。

基因的变化为何就能够让CB-HSC细胞增殖受到影响呢？再继续深挖之后才明白，原来PPAR-γ-FBP1这个信号通路对糖酵解（glycolysis）起着一个抑制作用，即限制了CB-HSC的糖酵解过程，因而导致了CB-HSC造血干细胞不能增殖，所以才有前面的使用PPAR-γ的拮抗剂GW9662能够促进CB-HSC增殖的结果。

因此，这篇研究发现了一个不错的能够有效地扩增脐带血来源的造血干细胞的方法。

参考资料：

1. Antagonism of PPAR-γ signaling expandshuman hematopoietic stem and progenitor cells by enhancing glycolysis.

2. Aryl hydrocarbon receptor antagonistspromote the expansion of human hematopoietic stem cells. 2010. Science.

3. Notch-mediated expansion of human cordblood progenitor cells capable of rapid myeloid reconstitution. Nature Medicine.

4. Isolation of Single Human HematopoieticStem Cells Capable of Long-Term Multilineage Engraftment.

《往期精彩》

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