移植后能长期造血,人造骨髓研究和进展

大家所熟知的骨髓移植,实际上是造血干细胞移植(HSCT)的俗称。
这种特殊的治疗方式需要对病患进行全身照射、化疗及免疫抑制预处理,随后将供体的造血干细胞输注至病人体内,以期再造一个具备正常造血/免疫功能的机体。

造血干细胞移植也是目前能根治范可尼贫血病、白血病、地中海贫血、粘多糖病、遗传性脑白质病、骨髓纤维化、嗜血细胞综合征等多种恶性疾病的唯一治疗方案。由于病患自身的肿瘤细胞已经“带坏”了原有的造血干细胞,除了采用脐带血造血干细胞移植之外,只能寄希望于异体造血干细胞移植。
然而,严苛的配型需求将绝大多数骨髓捐赠者拒之门外,从中华骨髓库中进行非血缘配型,配型概率几乎只有二十万分之一,希望相当渺茫,寻觅合适骨髓的时长难于预测,也使得病程进展不受控制。另外,接受异体骨髓移植的病患往往遭遇严重的免疫排斥反应,术后恢复十分困难[1]。
不过,在干细胞技术逐步走向成熟的今天,通过定向诱导干细胞分化以形成人造骨髓的方案可能为数以百万计的病患带来一线生机。

在干细胞的众多类型中,多能干细胞(pluripotent stem cell)是一种可以长期培养扩增、并且具备分化成所有细胞类型的“全能选手”。在基因编辑技术的加持下,研究人员一直希望能实现诱导干细胞分化获得人造骨髓种子细胞。一旦实现人工诱导分化形成骨髓种子细胞,就意味着此后可以根据病患自身的干细胞进行特定诱导,从而规避了在骨髓库中大海捞针式的骨髓配型。

中国科学院广州生物医药与健康研究院王金勇团队与广州医科大学张梦云团队携手,首次通过干细胞基因编辑手段成功在老鼠模型中获得具备可移植性的人造骨髓种子细胞。研究人员针对Runx1、Hoxa9和Hoxa10这三个重要造血调控基因的组合表达,通过同源重组方案构建了胚胎干细胞系,在体外获取再生种子细胞,并置于体内发育成熟。
实验表明,将体外分化产生的造血种子细胞移植到经过预处理的野生型小鼠体内后,实验小鼠体内的外周血、骨髓、脾脏等多个组织器官都可长期输出完整的单核髓系、B细胞谱系和T细胞谱系等细胞类型[2-3]。

更加令人振奋的是,这些人造骨髓种子细胞在宿主免疫系统竞争的前提下,已经在动物体内稳定维持了6个月之久,相当于人体寿命20年;此外,多批次的独立移植实验未发现致瘤现象。这说明人造骨髓不仅具有可操作性,而且安全性也能够保证。
这一实验的意义在于,不仅病患有望“坐等”以自己的干细胞为源的人造骨髓种子细胞作为移植供体,并且在整个国家层面来说,还可以建立人造骨髓库,为千万个需要骨髓移植的家庭直接提供“现货型”骨髓供体。

随着更多医疗机构和企业开始重视干细胞技术和产品的开发,诸如人造骨髓、类器官、CAR-T等干细胞产品的价格持续降低。在可预见的将来,普通家庭也能负担得起,在骨骼修复、器官移植、断肢再生、抗衰除皱等细分领域也能享受到生物技术革新带来的福利。
参考文献:
[1]叶青,胡冰鑫.移植后能长期造血 人造骨髓研究再获突破[N].科技日报,2023-02-23(002).DOI:10.28502/n.cnki.nkjrb.2023.001006.
[2]https://baijiahao.baidu.com/s?id=1758067818533717753&wfr=spider&for=pc
[3]徐佳佳,李洋洋,仲光尚,方祝玲,刘淳博,马彩云,王春景,郭俣,刘长青.人诱导多能干细胞体外定向分化为多巴胺能神经元祖细胞[J].南方医科大学学报,2023,43(02):175-182.
[4]宋雅朦.单层培养人诱导多能干细胞在成分明确条件下定向诱导分化为间充质样细胞的初步研究[D].兰州大学,2022.
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