我國科學(xué)家在造血干細(xì)胞領(lǐng)域獲歷史性突破

　　中國經(jīng)濟(jì)網(wǎng)北京5月19日訊 (記者曹紅艷)記者19日從軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院獲悉，該院所屬解放軍307醫(yī)院、蛋白質(zhì)組學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉兵課題組聯(lián)合北京大學(xué)湯富酬課題組、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院袁衛(wèi)平課題組，高效捕獲稀有的造血干細(xì)胞前體，從而在單細(xì)胞功能及分子層面解開其發(fā)育過程的神秘面紗，揭示其“廬山真面目”，不僅極大地推動了該領(lǐng)域的研究進(jìn)展，而且提供了大量珍貴的原始數(shù)據(jù)。通過這些數(shù)據(jù)的挖掘，有望為造血干細(xì)胞體外再生提供重要的理論基礎(chǔ)和科學(xué)認(rèn)識。5月19日凌晨，英國《自然》雜志以研究論文(Research article)的形式在線發(fā)表了這一重大發(fā)現(xiàn)。

　　造血干細(xì)胞發(fā)生具有時(shí)間窗短、數(shù)量稀少、缺乏特異性表面標(biāo)志的特點(diǎn)而使得它的起源研究變得異常困難，體外再生更是一個極其復(fù)雜而又精密調(diào)控的過程，盡管科學(xué)家歷經(jīng)30年的努力和嘗試，至今沒有獲得成功。究其原因，主要是對于造血干細(xì)胞從哪里來，如何轉(zhuǎn)變以及如何發(fā)育成熟，如何保持穩(wěn)定的數(shù)量這一發(fā)育過程的基本規(guī)律和調(diào)控機(jī)制缺乏系統(tǒng)性的科學(xué)認(rèn)識。

　　此前，科學(xué)家通過研究證實(shí)，造血干細(xì)胞主要產(chǎn)生于胚胎時(shí)期的血管內(nèi)皮細(xì)胞，并經(jīng)歷了兩個階段的 “前體”中間狀態(tài)，最終發(fā)育成熟。這一系列過程，完全實(shí)現(xiàn)了“蛹化成蝶”的命運(yùn)蛻變，是一個質(zhì)的飛躍。因此，“前體”階段是體外造血干細(xì)胞再生的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，最具有深入挖掘的價(jià)值和研究意義。然而，造血干細(xì)胞前體在胚胎發(fā)育時(shí)期數(shù)量極其稀少，以小鼠為研究模型，每個胚胎的主動脈區(qū)域存在著數(shù)十萬個細(xì)胞，而其中真正的前體不足10個。因此，想要精確識別并分離目標(biāo)細(xì)胞，猶如大海撈針。

　　劉兵課題組得益于長期在“造血干細(xì)胞發(fā)育及再生領(lǐng)域”積累的豐富知識和經(jīng)驗(yàn)，深入調(diào)研文獻(xiàn)，積極探索。他們最終發(fā)現(xiàn)了一個全新標(biāo)記分子，然后利用高超的單細(xì)胞流式分選技術(shù)，結(jié)合國內(nèi)首建的關(guān)鍵技術(shù)平臺，成功實(shí)現(xiàn)了單個造血干細(xì)胞前體的分離及體內(nèi)功能驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，他們分離的單個前體30%以上可誘導(dǎo)為成熟造血干細(xì)胞，后者可完全使致死劑量照射小鼠的血液系統(tǒng)再生。

　　記者了解到，為挖掘干細(xì)胞發(fā)育過程的“金礦”--分子調(diào)控機(jī)制，劉兵課題組通過與北京大學(xué)湯富酬課題組合作，從單個細(xì)胞水平，揭示了整個造血干細(xì)胞發(fā)育連續(xù)階段的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄表達(dá)譜。他們從中發(fā)掘出富集前體的新標(biāo)志，以及造血干細(xì)胞特化的信號通路、轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)、發(fā)育過程中細(xì)胞增殖特征等。此后，劉兵課題組與中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院袁衛(wèi)平課題組合作，利用條件敲除技術(shù)發(fā)掘出特異性調(diào)控造血干細(xì)胞發(fā)生的信號通路。最后，通過組間比對，他們挖掘出極有價(jià)值的造血干細(xì)胞前體的“特征基因”。這些基因不僅對于識別造血干細(xì)胞的特化過程，而且對于指導(dǎo)體外再生，都具有非常重要的指導(dǎo)意義。

　　造血干細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)源于輻射損傷后的醫(yī)學(xué)研究。1957年，美國華盛頓大學(xué)教授多納爾o托馬斯發(fā)現(xiàn)將正常人的骨髓移植到病人體內(nèi)，可以治療造血功能障礙，并因此獲得諾貝爾獎，開啟并引領(lǐng)了干細(xì)胞生物學(xué)的研究熱潮。時(shí)至今日，造血干細(xì)胞的移植更是廣泛應(yīng)用于臨床治療多種血液系統(tǒng)疾病、代謝性疾病、先天缺陷性疾病及多發(fā)性轉(zhuǎn)移性腫瘤疾病，具有極好的療效。但是，不同來源的造血干細(xì)胞移植經(jīng)常伴隨著風(fēng)險(xiǎn)較大的免疫排斥反應(yīng)，長期導(dǎo)致臨床上的供不應(yīng)求，使得很多患者失去治愈疾病及生存的機(jī)會。

　　通俗地講，造血干細(xì)胞是指尚未發(fā)育成熟的細(xì)胞，是所有造血細(xì)胞和免疫細(xì)胞的起源。它有兩個重要特征：其一，高度的自我更新或自我復(fù)制能力；其二，可分化成所有類型的血細(xì)胞。它采用不對稱的分裂方式：由一個細(xì)胞分裂為兩個細(xì)胞。其中一個仍然保持干細(xì)胞的所有生物特性，從而保持身體內(nèi)干細(xì)胞數(shù)量相對穩(wěn)定，這就是干細(xì)胞的自我更新。而另一個則增殖分化為各類血細(xì)胞、“幼體”細(xì)胞和成熟血細(xì)胞，釋放到外周血中，執(zhí)行各自任務(wù)，直至衰老死亡，這一過程是循環(huán)往復(fù)地進(jìn)行著。

　　軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院政委殷志紅對劉兵課題組聯(lián)合攻關(guān)的成果做了一個形象的比喻，他說，早期胚胎里的細(xì)胞如同是一個國家的幼兒，數(shù)量有幾十萬之多，科學(xué)家懷疑其中某個“幼兒”將來能夠演變成“一代名醫(yī)”，但沒有任何依據(jù)?，F(xiàn)在，劉兵課題組通過聯(lián)合攻關(guān)，不僅準(zhǔn)確找到了標(biāo)志物，而且搞清楚到底是幾個“幼兒”，它們在生物學(xué)上的獨(dú)特之處是什么，為什么有這種本領(lǐng)，從而讓普通的細(xì)胞“幼兒”也有可能成為“一代名醫(yī)”，去救治更多的疾病患者。因此，這項(xiàng)成果是真正具有里程碑意義的重大突破。