造血干細胞技術或可抑制腫瘤活動

◎ 美國德州大學西南醫學中心教授 肖恩.J.墨里森

作為干細胞協會前主席，我非常贊賞中國在干細胞研究方面所扮演的領導性的角色，而且干細胞的研究在中國正如火如荼的開展。我們知道，干細胞在幫助人們開發新的疾病治療方法方面具有巨大的潛力，它可以幫助我們去應對一些疾病，包括像糖尿病等。

我給大家介紹一下在我們實驗室所做的一些成果，主要是了解骨髓中血液和骨髓干細胞環節。我們研究的重點之一就是要了解一下在骨髓尤其是成骨細胞微環境的調節，在骨髓當中有兩類非常重要的細胞，造血干細胞和骨骼干細胞，這個細胞非常重要，幫助我們形成骨骼，而且保持骨骼的結構。他們是我們在實驗室當中研究一個重點，研究興趣所在就在于我們了解一下骨髓干細胞微環境的調節，這樣可以更好優化細胞，而且更好去為病人生成造血細胞合成骨細胞。骨髓中主要有兩類干細胞，一類是成血干細胞，一類是成骨干細胞。我們在骨髓干細胞，尤其是成血干細胞微環境是什么樣的，因為成血干細胞在臨床上得到普遍應用，通過培養去生成成血干細胞，要通過臨床的方式獲得成血干細胞，如果說我們可以真正去培養生成成血干細胞，而且可以去篩選出來一些相應的成血干細胞，這樣可以幫助我們更好用到臨床當中，所以，我們可以去在骨髓當中獲取成血干細胞來了解成血干細胞的機制。

我們的研究15年前就開始了，我們在干細胞當中植入了一些相應的生物標記，這也是我們第一次可以去存化干細胞，用我們的標識來表達，我們也可以通過這個標識知道干細胞位置所在，通過這個方法我們發現大部分干細胞像這樣一樣，就是在血管附近，尤其是豆狀血管附近，我們發現他們的位置，他們主要是可以幫助維持以血管附近微觀環境，比如說2005年的時候，我們研究的情況或者認知跟當前肯定是有所差別的。

所以說由于不同的差別，我們開始檢測所有的模型，首先我們對于有些基因對進行一定的敲入。譬如對基因CXCL12，我們就進行了一定的研究，通過微環境的研究，可以知道在哪些環境中實現造血干細胞再生，通過這種研究我們看到哪些細胞是重要的要素，幫助在人體內實現造血干細胞的維護和再生，通過這些因素的研究，在骨髓里面，對于所有等位基因進行充分的分析，我們可以看到，通過排除法可以把某些細胞進行排除，有些細胞他們是比較能夠促進這些造血干細胞再生，得到不同的細胞類型，在這張圖當中有所列出，而且能夠了解這些因素，這些因素能夠促進造血干細胞的維護。

所以，在這種環境下，可以看到哪些基因能夠幫助我們來維護這些造血干細胞，可以看到在底部是骨頭、中間是骨髓、上面也是骨頭，我們看到在綠色的部分按照環的結構呈現的，在這些環狀里面，它有很多的血管，這些就是我們看到造血干細胞的存在。事實上它是血管周圍細胞組成了這些環狀的結構，能夠幫助我們維護這些造血干細胞。我們利用了這種綠色的標記，把這些細胞進行過濾，最后我們看到這些細胞、以及內皮細胞，它的這種接受器以及間質細胞這種關系，這樣把這些細胞進行控制，了解這些細胞的位置，我們看到CXCL12是我們要求維護造血干細胞的因素，它是能夠幫助我們實現造血干細胞的再生。在這個部分我們看到還有很多造血干細胞，在CXCL12里面最大一部分因素就是血管周圍細胞，還有這些間質細胞和基質細胞，這些內皮細胞，它也是和CXCL12有關，它的數量是比較大的，因此我們把所有不同的細胞類型進行分析，所有的細胞都會成為造血干細胞存在的微環境，包括之前所說CXCL12，在這里有很多的細胞類型。

人們認為在微環境當中，我們目前還沒有找到它的活動環境，還無法證明這種微環境是造血干細胞存在必要環境，但是在底部的綠色我們看到從基因表達的角度來看，這些內皮細胞還有LEPR+基質細胞，他們是造血干細胞維護和微環境，基于這樣的觀察，我們發現，如果我們把內皮細胞以及Lepr+細胞這些scf去除的話，基于之前所說的標記表達的方式，用骨髓移植的方法研究小白鼠，如果把內皮細胞以及Lepr+細胞里面這些造血干細胞要素去除的話，它要依賴于內皮細胞所產生的因素生成造血干細胞。另外在這個領域之中，這些造血干細胞是非常罕見和稀有的。在2005年的時候發表的一篇論文中，講述了細胞在微環境中找到造血干細胞，日本專家幫助我們分析在骨髓里面如何找到造血干細胞存在。它是比較少的一個部分了，造血干細胞含量非常之少，我們需要對這些骨髓進行成像了解具體干細胞位置在哪里，在這方面有很多的技術優勢幫助我們找到造血干細胞的位置，我們看到這些骨頭和骨髓在幻燈片的右邊，這些骨頭之間骨髓位置，利用這種成像技術，利用3D圖像再構技術，可以找到骨髓里面造血干細胞位置在哪里，每一個獨立造血干細胞位置以及周圍鄰居細胞在哪。

大家知道，對于大部分哺乳動物來說，也包括了小鼠他們都是使用抗壞血酸來調控造血干細胞的功能。因為我們知道其實在這個凈化過程當中，酶它通過這樣一個變化的方式，它可以失去維C，這可以說是開創性的一步。我們知道為什么VC在干細胞過程中如此重要呢？因為抗壞血酸在小鼠肺部合成的，如果所有小鼠都能夠比較健康，它們所攝取的食物VC水平有所不同。如果小鼠缺乏VC的話，它們抗壞血酸的含量會降低，隨著抗壞血酸水平不斷減少，我們發現造血干細胞消耗頻率增加了。所以如果說要獲得干細胞性能的話，我們需要進行轉入，需要有更多干細胞的活動，尤其是那些如果抗壞血酸含量比較低的話，消耗頻率有所增加，我們可以通過它來了解腫瘤形成機制。

我們發現VC它其實可以幫助我們去抑制腫瘤的活動程度。那么這個機理抗壞血酸它所起到的作用是什么呢？它主要和Tet2的功能息息相關，Tet2是一種限制體內功能輔因子，可以看到Tet2功能是什么呢？把5MCDNA進行轉錄，在干細胞當中可以明顯看到如果說抗壞血酸水平比較低的話，轉錄過程和轉錄量有所下降。但是如果把抗壞血酸消除，從它的背景效應當中消除，一旦你的Tet2的功能也被消除了，抗壞血酸其實控制了Tet2相應功能的水平。Tet2其實是一種酶，負責調節造血干細胞的功能，并且抑制骨髓性白血病的發展，如果Tet2變異的話，可能會引發白血病。如果說一個細胞是缺乏VC的話，如果把它轉錄到含有正常VC水平，如果說它轉錄不是很合適的話，就沒有辦法起到很好的效果。但是如果說干細胞可以自動去調節它的造血干細胞功能的話，如果缺乏VC的話，Tet2活躍性有所減少，這種方式直接通過干預干細胞可以去自動的來進行造血干細胞功能調節。

對于罹患白血病的風險，如果說你們VC水平達到日常要求，你們罹患的風險也會更低一些。我們覺得這是非常重要的，尤其是在近年來，我們認識到了，有一部分人當他們年齡不斷增加的話，當他們接受抗癌治療的時候，他們干細胞可以幫助他們去生成一些身體部分，但是，我們知道，如果說干細胞不斷的去累積到變異的話，當然也有一些變異其實是有好處的。所以，我們與其說要讓所有的干細胞他們同樣的發揮作用來推動造血干細胞的話，其實，整個干細胞他們是在造血和造骨方面所起到的作用有所不同。所以人們也正在不斷去探測這一點，因為我們知道他們罹患白血病概率有所不同，另外幫助我們更好地了解其他跟衰老相關疾病的成因，包括心血管類的疾病。