新鲜血液:实验室培养的干细胞是移植和衰老研究的好兆头

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众所周知，造血干细胞(血细胞的前体)很难在培养皿中培养，而培养皿是基础研究的关键工具。加州大学圣地亚哥分校医学院的科学家们已经发现了潜在的问题，并开发了一种保持培养细胞健康的方法。他们说，这些发现对寻求干细胞移植的患者来说是一个好消息，而且可能暗示了一种防止衰老的新方法。

该研究结果发表在2021年8月12日的《美国医学杂志》网络版上细胞干细胞．

在骨髓移植中，通过静脉注入造血干细胞来重建骨髓或免疫系统受损患者的血液生产。该手术用于治疗白血病、淋巴瘤、再生障碍性贫血和免疫缺陷疾病等疾病。然而，供体干细胞并不总是能够提供给需要的患者。

hsf1介导的热休克途径促进造血干细胞在培养和衰老过程中的蛋白稳态。图片由Cell Press提供。

加州大学圣地亚哥分校医学院医学助理教授、资深作者罗伯特·西格纳博士说:“即使对接受干细胞治疗的患者来说，移植更多的细胞也会产生更少的并发症，并增加总体成功的机会。”

当其他研究人员试图通过在培养皿中重建骨髓环境来培养造血干细胞时，Signer的团队转而询问是什么内部机制导致细胞不健康，他们能否直接补救这一过程?

研究的第一作者Miriama Kruta博士是Signer实验室的博士后，他和同事们发现，在培养皿的外部环境中，干细胞开始产生过量的蛋白质，造成极端的压力。应力状态激活热休克反应，热休克因子1 (HSF1)调节的高度保守的应力减少途径。研究人员发现了两种不同的小分子可以超级激活HSF1基因。通过将这些添加到培养物中，增强的热休克通路活性有助于重新平衡细胞的平衡或稳态状态。

Signer说:“现在，我们可以在培养物中长时间保存高质量的干细胞。”“我们希望提高质量将改善临床结果。”

通过增强蛋白质稳态的恢复HSF1在小鼠和人造血干细胞中都显示了激活。Signer说，下一步是测试这些小分子如何影响移植系统中人类干细胞的结果。

研究人员发现，热休克途径不仅在培养皿中很重要，它还能在衰老过程中保持干细胞在原生骨髓中的健康。而HSF1在年轻人的干细胞中是不活跃的，在中老年人中是活跃的。

”HSF1在衰老过程中被激活，以保持你的干细胞健康，”Signer说。“蛋白质损伤会在衰老过程中损害干细胞，可能会破坏老年人的血液和免疫细胞的生成。”Signer说超级活跃HSF1最终可能被用于改善老年人的干细胞和组织功能，以预防血液疾病和提高老年人的免疫力。

这项研究的合著者包括:加州大学圣地亚哥分校的Mary Jean Sunshine, Bernadette A. Chua, Yunpeng Fu, Christopher H. Dillingham, Lorena Hidalgo San Jose, Bijou De Jong和Fanny J. Zhou;以及拉霍亚免疫研究所的Ashu Chawla。

这项研究的资金部分来自美国国立卫生研究院(资助R01DK116951, R01DK124775, S10 RR027366, P30CA023100)，血癌发现资助计划(8025-20)，通过白血病和淋巴瘤协会，马克癌症研究基金会，保罗·g·艾伦前沿小组，V癌症研究基金会(V2017-003)和美国血液学学会的学者奖，以及桑福德干细胞临床中心。