造血干细胞发育不可或缺的蛋白

　　

生物通报道：最近，由加州大学洛杉矶分校（UCLA）Eli and Edythe Broad再生医学和干细胞研究中心成员Hanna Mikkola博士带领的一个科学家小组，发现了一个蛋白质，可能对于人类发育过程中造血干细胞的自我复制不可或缺。相关研究结果发表在最近的《Cell Stem Cell》杂志。

这一发现为研究人员在实验室中制备更接近于自然环境中发育的造血干细胞，奠定了基础。这项研究使我们能够制备患者特异性的造血干细胞用于移植，可能会为血液相关疾病和癌症带来改进的疗法。

长期以来，研究人员一直都想将细胞疗法更加广泛地用于血液和免疫疾病，但是受到了挫折，因为我们无法在实验室培养物中产生和扩增人造血干细胞（HSCs）。他们试图利用多能干细胞（PSCs，能够转变成人体中的几乎任何一种细胞），来克服这一障碍。HSCs是造血细胞，充当PSCs和血液系统完全分化细胞之间的关键联系。HSCs自我更新（复制自我）和分化为所有血细胞类型的能力，部分是由干细胞所来源的环境决定，称为小生境（niche）。

在为期5年的研究中，Mikkola、Sacha Prashad和Vincenzo Calvanese博士研究了一个HSC表面蛋白，称为GPI-80。他们发现，该蛋白是由一个特定的人类胎儿造血细胞亚群产生的，这类细胞是能够自我更新和分化为各种血细胞类型的唯一细胞群。他们还发现，这一造血干细胞亚群是能够永久融入受体小鼠血液系统并蓬勃生长的唯一细胞群。

Mikkola及其同事还发现，GPI-80可在人HSC发育和迁移的多个阶段识别HSCs。这些阶段包括胎儿发育的早期妊娠期，此时新生成的人类造血干细胞可以发现于胎盘中，和第二个中期妊娠期，此时HSCs在胎儿肝脏和胎儿骨髓中积极复制。

UCLA分子、细胞和发育生物学副教授、Jonsson综合癌症中心成员Mikkola指出：“我们发现，无论我们研究的HSC小生境是什么样，我们都可以把GPI-80当作发现干细胞的最好决定因素，因为它在产生并聚集在不同的造血组织中。此外，GPI-80缺失，可引起干细胞分化为成熟的血细胞，而非HSCs。这本质上告诉我们，GPI-80肯定参与了HSCs生产。我们现在有一个非常独特的标记，来探讨人类造血细胞是如何发育、迁移和起作用的。”

Mikkola的研究小组，正在根据GPI-80标记探索人类HSC发育和PSC分化的不同阶段，并比较血液干细胞如何在培养基（体外）中产生和自然环境产生（体内）。这为科学家把PSCs重定向为患者特异性HSCs、移植入患者体内而无需找到合适供体，铺平了道路。

Mikkola表示：“现在，我们可以把GPI-80作为一种标记，来分离不同发育阶段的人类造血干细胞，这可以作为一种指南，来确定和克服体外人HSCs的制备障碍，而体外制备从来未曾成功过。现在我们可以更好地了解缺失的分子元素（体外衍生细胞没有），这对于满足患者移植的功能和安全标准至关重要。”

（生物通：王英）

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生物通推荐原文摘要：
GPI-80 Defines Self-Renewal Ability in Hematopoietic Stem Cells during Human Development
Summary: Advances in pluripotent stem cell and reprogramming technologies have given us the hope of generating hematopoietic stem cells (HSCs) in culture. To succeed, greater understanding of the self-renewing HSC during human development is required. We discovered that the glycophosphatidylinositol-anchored surface protein GPI-80 defines a subpopulation of human fetal liver hematopoietic stem/progenitor cells (HSPCs) with self-renewal ability. CD34+CD38lo/−CD90+GPI-80+ HSPCs were the sole population that maintained proliferative potential and an undifferentiated state in stroma coculture and engrafted in immunodeficient mice. GPI-80 expression also enabled tracking of HSPCs once they emerged from endothelium and migrated between human fetal hematopoietic niches. GPI-80 colocalized on the surface of HSPCs with Integrin alpha-M (ITGAM), which in leukocytes cooperates with GPI-80 to support migration. Knockdown of GPI-80 or ITGAM was sufficient to compromise HSPC expansion in culture and engraftment in vivo. These findings indicate that human fetal HSCs employ mechanisms used in leukocyte adhesion and migration to mediate HSC self-renewal.