《Science》为新干细胞提供“质量保证”:巨噬细胞负责审查

利用实时成像和细胞条形码，波士顿儿童医院干细胞项目的研究人员已经瞥见了新生干细胞——在本例中是血液干细胞——是如何在出生后不久就被审查质量的。他们的观察结果发表在《Science》杂志上，可能会对癌症和再生医学产生影响。

　　

   

   

最上面的两幅图显示了一个受胁迫的干细胞，由其表面表达的钙网蛋白(黄色尖刺)所示，它被巨噬细胞吞噬并吞噬。底部的两个面板显示了一个健康的干细胞，表达很少的钙网蛋白，被巨噬细胞接触，但没有被吞噬。相反，巨噬细胞似乎从细胞中抽出一些物质。钙网蛋白充当了“吃我”的信号。    

利用实时成像和细胞条形码，波士顿儿童医院干细胞项目的研究人员已经瞥见了新生干细胞，是如何在出生后不久就被审查质量的，在本例中是血液干细胞。这项研究可能会对癌症和再生医学产生影响，发表在9月22日的《Science》杂志上。

在Leonard Zon实验室的博士候选人Sam Wattrus的带领下，研究人员使用斑马鱼模型来观察干细胞的发育。他们发现，当干细胞出生时，它会移动到一个特殊的位置，在那里被称为巨噬细胞的免疫细胞与每个细胞进行亲密的物理接触。研究小组发现，审查发生的时候:显示应激迹象的细胞(具有高水平的活性氧有毒分子)被巨噬细胞吞噬并吞噬。相比之下，明显健康的干细胞被允许存活，并被选择性扩增。Wattrus和同事们进一步研究发现，受应激的干细胞表面有一种特殊的标记，一种被称为钙网蛋白的蛋白质，它起到“吃我”信号的作用。缺乏钙网蛋白的干细胞，或只有少量钙网蛋白的干细胞，没有被吃掉，似乎被鼓励扩张。巨噬细胞似乎从其中去除了一些物质，而干细胞在相遇后继续繁殖。

“每当巨噬细胞与细胞相互作用时，它都会吸收大量的生物信息，”Wattrus说。“我们看到的是，压力大的细胞被消灭了，而压力小的细胞则在选择性地分裂。使用细胞条形码，我们可以测量相互作用发生后克隆(不同细胞群)的数量。如果一个巨噬细胞不‘喜欢’一个干细胞，这个克隆就不会对干细胞池有贡献。”

对癌症、再生医学的潜在影响  

研究小组还在胚胎小鼠中观察到类似的巨噬细胞-干细胞相互作用。Zon认为这种QA过程可能会导致癌症和再生医学的新方法，目前他的实验室正在探索这两种可能性。“你基本上可以通过小分子或其他靶向疗法教会干细胞对巨噬细胞有吸引力或排斥，”他说。

在癌症界，癌细胞可以发出“不要吃我”的信号，以躲避我们免疫系统的攻击，人们对用抗体阻断这些信号以战胜癌症很感兴趣。但Zon更感兴趣的是“吃掉我”信号，以及它们是否可以被引入癌前细胞或癌细胞中，以鼓励巨噬细胞摧毁它们。这种方法可能被用于癌前疾病，如克隆造血和骨髓增生异常(以血液干细胞的流氓群体为标志)，或用于白血病和其他血癌。

Zon推测说:“可能有一种方法可以使用小分子对细胞施加压力，导致细胞表面产生钙网蛋白，从而导致攻击性克隆体被吃掉。”他设想在组织再生中采用相反的方法，通过操纵干细胞标记来鼓励巨噬细胞优化干细胞池，用于细胞基础疗法。虽然这项研究的重点是血液干细胞，Zon认为其他干细胞群可能也暴露在类似的QA过程中。

如果是这样的话，可能会对终身健康产生巨大的潜在影响。Zon指出:“你的干细胞库大部分是在胚胎发育期间形成的。这里发生的相互作用决定了哪些干细胞将在成年期被使用。”

Quality assurance of hematopoietic stem cells by macrophages determines stem cell clonality