終身獻血取決于出生前形成的數(shù)百個細胞
就像系譜學家填補家譜中的空白一樣,圣猶達兒童研究醫(yī)院的科學家們已經確定,終身血液生產依賴于比以前報道的數(shù)百個“祖先”細胞。該研究的重點是產血干細胞的產前起源,今天在“ 自然細胞生物學 ”雜志上發(fā)表。
血液形成或造血干細胞負責終生血液。細胞能夠在體內制造任何類型的血細胞。血液形成干細胞用于治療以恢復患有骨髓移植以治療癌癥和其他疾病的患者的血液產生和免疫。了解在產前發(fā)育過程中血液系統(tǒng)如何出現(xiàn),可以深入了解嬰兒早期發(fā)生的嬰兒白血病和其他血液疾病的起源。
其他使用不同方法的研究人員將終身哺乳動物的血液生成與產前發(fā)育期間出現(xiàn)的少數(shù)前體或“祖先”細胞聯(lián)系起來。在這項研究中,St。Jude的研究人員使用了一種顏色編碼的細胞標記系統(tǒng)和數(shù)學模型來證明,在小鼠中,造血干細胞來自大約500個前體細胞,而不是少于10個。而血液系統(tǒng)的發(fā)育是相同的。小鼠和人類,人類前體細胞的數(shù)量可能至少高出10倍。
“所有先前的研究都報道,很少有前體細胞參與建立血液系統(tǒng),”相應的作者Shannon McKinney-Freeman博士說,他是St. Jude血液科的助理成員。“但這項研究中的數(shù)據(jù)顯示,實際上涉及數(shù)百個細胞,并且發(fā)育中的血液系統(tǒng)更復雜,并且可能部分地受到發(fā)育后期發(fā)生的調節(jié)瓶頸的影響,并且限制了形成血液的干細胞的數(shù)量。 “該研究結果也具有臨床意義。“了解血液系統(tǒng)如何出現(xiàn),包括所涉及的祖細胞的數(shù)量和復雜性,將有助于我們解開疾病的起源,并確定可能易患致病突變的細胞,”她說。
造血干細胞由在產前發(fā)育的不同階段出現(xiàn)的前體細胞形成。隨著發(fā)展的繼續(xù),細胞專門化并成為心臟,腎臟,血液和其他器官。以前的研究使用從發(fā)育中的小鼠收集或移植的細胞分離出新出現(xiàn)的哺乳動物血液系統(tǒng)。該方法需要破壞血液系統(tǒng)的正常發(fā)育。結果表明,只有少數(shù)血液干細胞從發(fā)育中的哺乳動物主動脈中出現(xiàn),前往胎肝并在遷移到骨髓之前急劇擴張。在這項研究中,第一作者Miguel Ganuza博士是McKinney-Freeman實驗室的博士后研究員,他采用了一種用于研究實體瘤細胞組成的系統(tǒng)。多色標記系統(tǒng)由在特定發(fā)育窗口期間表達的基因激活。
Ganuza使用該系統(tǒng)標記和跟蹤來自小鼠不同發(fā)育階段的前體細胞的命運。“當我們知道關于細胞命運的重要決定時,我們想要了解不同發(fā)育階段不同祖細胞的情況,”Ganuza說。圣猶達計算生物學系的共同作者兼統(tǒng)計學家David Finkelstein博士然后利用數(shù)學模型從成年小鼠的外周血中逆向工作,追蹤前,中,晚期前體細胞的貢獻。產前發(fā)育。結果顯示,成年小鼠的血液干細胞數(shù)量遠遠超過預期。該研究結果還提出了關于胎肝在血液系統(tǒng)形成中的作用的問題。
“數(shù)十年來,胎兒肝臟被認為是血液干細胞數(shù)量大幅增加的地方,”McKinney-Freeman說。“這項研究的結果引發(fā)了對該模型的質疑,甚至暗示了胎兒肝臟或發(fā)育后期限制血液干細胞群體的發(fā)育瓶頸。“這是科學最有趣的時候,當你看到你沒想到的東西時,”她說。
McKinney-Freeman說,雖然出乎意料,新發(fā)現(xiàn)的血液系統(tǒng)的大小和復雜性在發(fā)展上都有意義。“ 在不同的發(fā)育階段產生數(shù)百個祖細胞意味著有機體具有更大的靈活性,可以適應隨著發(fā)育進程可能出現(xiàn)的問題和問題,”她說。
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