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脐带血造血干细胞长期体外扩增的新方法

脐带血造血干细胞长期体外扩增的新方法

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脐带血是新生儿脐带被结扎后存留在脐带和胎盘中的血液。科学研究发现,脐带血中含有丰富的可以重建人体造血和免疫系统的造血干细胞,以及其他干细胞,在再生医学当中具有广泛应用。在多种难治性疾病的治疗方面有着显著的效果。另外脐带血作为珍贵的医疗资源,目前属于不可再生的资源,但有多项研究都在为脐带血的体外扩增提供策略。

过去的研究策略主要的方式是采用不同的细胞因子刺激造血干细胞,促进造血干细胞在体外进行扩增,但往往会引起造血干细胞的性质发生改变,干性发生变化,从而影响造血干细胞在体内的功能。随着对造血干细胞扩增研究的深入,现在通过高通量筛选获得了一些含溴的特殊蛋白,具有独特的结构域,能够调节造血干细胞的自我更新和干性,在造血干细胞干细胞扩增的过程中保持长期培养起始细胞 (LTC-IC) 的比例。

虽然细胞因子介导的人造血干细胞(HSCs)扩增可导致造血祖细胞高产出,但这通常是以降低骨髓造血干细胞的再生能力为代价的,因此限制了潜在的治疗应用价值。

有研究表明,含溴结构域(Bromodomain)的蛋白(BCPs)已被证实可调节小鼠造血干细胞的自我更新和干性,牛津大学的Peng Hua等人筛选了靶向各种BCPs的小分子作为人造血干细胞体外扩增的潜在试剂。

在10种检测的复合物中,只有含溴结构域和末端外结构域 (BET) 抑制剂CPI203可增强人脐带血HSC在体外扩增,且不丧失细胞活力。在系列移植试验中,扩增细胞也被证实改善了移植和再生。

转录组和功能研究显示,长期再生HSC的扩增伴随着巨核细胞的同步扩增和成熟,这与CPI203介导的脐血造血干/祖细胞(HSPCs)重编程一致。

总而言之,该方法可能有助于体外基因编辑、增强血小板生成以及改善脐带血在移植研究和治疗中的使用。

为了估计 pHSC 子集中长期培养起始细胞 (LTC-IC) 的比例,我们通过对 CPI203/细胞因子组和载体/细胞因子对照组进行5天扩增后分选的 pHSC 进行了有限稀释分析 (LDA)。估计与载体/细胞因子组的最小扩增量相比,CPI203 将 LTC-IC 的绝对数量扩大了 5-10 倍(p<0.001,n=4)。

CPI203/细胞因子组扩增的 CD133+ 细胞在未照射的 NOD、NBSGW小鼠中可改善骨髓植入。当起始细胞数量为500时,CPI203/细胞因子组的骨髓植入水平为 23.1%±5.9%,而对照组为0.7%±0.6%。在CPI203/细胞因子组扩增5天后,CD41+和CD41+CD42+ 巨核细胞的比例显著(2倍)高于载体/细胞因子对照。


与UM171相比,BET抑制剂CPI203可在体外连续扩增移植的LT-HSC,并支持巨核细胞成熟,而UM171在LT-HSC体外扩增期间抑制红细胞和巨核细胞分化。因此,CPI203可能有利于增强血小板生成,改善脐带血在移植中的使用。

除了利用脐带血干细胞做造血干细胞移植这种已获批准可在临床广泛应用的用途,如今脐带血更多的价值正在被越来越多的临床前和临床研究所挖掘。一份自存的脐带血,在将来更先进的扩增技术支持下,不仅完全足够本人使用,还能成为家人的坚实后盾。造血干细胞扩增技术的进步,有望大幅提升脐带血行业的潜力,能让脐血公共库和家庭库同时受益。