在实验室中培养血液干细胞以挽救生命
造血干细胞(HSC)是骨髓中重要的未成熟血细胞，可以被触发发育成任何血细胞类型。HSC移植可用于治疗骨髓受损且不再能够产生健康血细胞的疾病，但HSC的广泛和安全使用受到实验室中细胞生长和扩增障碍的限制(即离体)。现在，由筑波大学研究人员领导的一个团队已经建立了一个新的培养系统，支持HSCs的长期离体扩增。
人类造血干细胞经常且容易地从脐带血中获得，但这会产生足够数量的造血干细胞来进行适当的移植。虽然离体HSC扩增显然是必要的，但这一目标一直难以实现。在以前的研究中，称为细胞因子的细胞信号分子和称为白蛋白的蛋白质经常用于刺激HSC扩增，但只有短期的成功。
“其他团队已经显示出使用HSC离体扩增的新方法的有希望的结果，包括向细胞培养基中添加小分子，某些水凝胶，各种生长因子或小分子抑制剂，”发表在《自然》杂志上的该研究的资深作者Satoshi Yamazaki教授解释说。
虽然细胞因子曾经被认为是离体HSC生长不可或缺的，但研究小组假设其他新方法作为合适的替代品。从小鼠HSC开始，他们以前发现白蛋白可以被合成聚合物取代。这不仅克服了不同实验中使用的批次之间与白蛋白相关的差异问题，而且还防止了通常出现的杂质的负面影响。
当研究小组将这种方法应用于人类HSC时，他们注意到增殖不如小鼠HSC。经过分子分析，他们观察到称为PI3K和AKT的重要信号分子的活性降低。为了解决这个问题，他们发现添加用于激活PI3K和AKT的化学物质可以显着改善人类HSC的生长。
“我们还发现，添加一种称为丁氮酰胺的受体激动剂化学物质可以刺激细胞增殖，为过去常用的细胞因子提供良好的替代品，”山崎教授说。
添加一种名为UM171的化合物以及一种特定的聚合物，通过支持长期HSC扩增来改善结果。使用一种称为RNA测序的技术，研究小组证实了该系统对单个细胞中基因表达的成功影响。此外，将HSC移植到小鼠中支持使用其新培养系统扩增的细胞的植入和生长。
鉴于人HSC离体扩增的重要性，使用最佳化学定义细胞培养基的新建立的系统为使用典型含细胞因子培养基的系统提供了合适的替代方案。这项工作可能有助于在临床开发中推进各种HSC相关疗法，并可能挽救生命。