经过 20 年的尝试，科学家们终于将成熟细胞转化为能够自我再生和产生血液成分的原始血细胞。今天在《自然》杂志上描述的这项研究为需要骨髓移植但找不到匹配供体的白血病和其他血液疾病患者带来了希望。如果这些发现能转化为临床应用，这些患者就可以接受实验室培养的自身健康细胞。
由马萨诸塞州波士顿儿童医院的干细胞生物学家乔治·戴利领导的一个团队创造了类似于血液干细胞的人类细胞，尽管它们与自然界中发现的细胞并不完全相同。第二个团队由纽约市威尔康奈尔医学院的干细胞生物学家沙欣·拉菲领导，他们将小鼠的成熟细胞转化为完全成熟的血液干细胞。
“多年来，人们已经弄清楚了这个配方的各个部分，但他们从未完全实现目标，”加拿大汉密尔顿麦克马斯特大学的干细胞研究员米克·巴蒂亚说，他没有参与这两项研究。“这是研究人员第一次完成了所有步骤，并制造出了血液干细胞。”
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戴利的团队选择了从成人身上提取的皮肤细胞和其他细胞作为起始材料。他们使用一种标准方法，将这些细胞重新编程为诱导多能干细胞 (iPS)，这种细胞能够产生许多其他细胞类型。然而，到目前为止，iPS 细胞还没有被转化为产生血液的细胞。
下一步是新颖的一步：戴利和他的同事将七个转录因子（控制其他基因的基因）插入 iPS 细胞的基因组中。然后他们将这些经过修饰的人类细胞注射到小鼠体内进行发育。12 周后，iPS 细胞已经转化为能够制造人体血液中各种细胞（包括免疫细胞）的祖细胞。戴利说，这些祖细胞“非常接近”自然产生的“造血”血液干细胞。
巴蒂亚对此表示赞同。“乔治已经弄清楚如何培养人类造血干细胞，这一点非常令人信服，”他说。“这是圣杯。”
血缘良好
相比之下，拉菲的团队从小鼠身上生成了真正的血液干细胞，而没有创建 iPS 细胞的中间步骤。研究人员首先从成年小鼠的血管内壁提取细胞。然后，他们将四个转录因子插入这些细胞的基因组中，并将它们保存在旨在模拟人体血管内部环境的培养皿中。在那里，细胞转化为血液干细胞并增殖。
当研究人员将这些干细胞注射到经过辐射治疗以杀死大部分血液和免疫细胞的小鼠体内时，这些动物康复了。干细胞再生了血液（包括免疫细胞），小鼠继续活了整整一生——在实验室中超过 1.5 年。
由于他绕过了 iPS 细胞阶段，拉菲将他的方法比作直达航班，而戴利的方法则比作在到达最终目的地之前绕道去月球的航班。他补充说，使用最有效的方法生成干细胞非常重要，因为每次将基因添加到一批细胞中时，都会有很大一部分细胞无法整合该基因，必须将其丢弃。还有一种风险是，一些细胞在实验室中被修饰后会发生突变，如果植入人体可能会形成肿瘤。
但戴利和其他研究人员相信，他使用的方法可以更加有效，并且不太可能刺激肿瘤生长和修饰细胞中的其他异常。加利福尼亚州拉霍亚斯克里普斯研究所的干细胞研究员珍妮·洛林说，一种可能性是暂时改变 iPS 细胞中的基因表达，而不是永久插入编码转录因子的基因。她指出，iPS 细胞可以从容易获得的皮肤和其他组织中产生，而拉菲的方法则从血管内壁细胞开始，这些细胞更难收集并在实验室中保持存活。
时间将决定哪种方法会成功。但最新的进展提振了研究人员的精神，他们一直因无法从 iPS 细胞中生成血液干细胞而感到沮丧。“很多人已经厌倦了，说这些细胞在自然界中不存在，你不能仅仅把它们推向其他任何东西，”巴蒂亚说。“我希望批评家们错了，现在我知道他们错了。”
本文经许可转载，并于2017 年 5 月 17 日首次发表。