造血干细胞的研究现状

造血干细胞的研究现状 造血干细胞的研究现状简介 造血干细胞(Hematopoietic Stem Cell，HSC)是一种成体干细胞，是具有高度自我更新能力和多向分化潜能的造血前体细胞，属于多能干细胞。造血干细胞主要来源于三个渠道:骨髓、外周血和脐带血。一般可将血细胞的生成过程划分为三个阶段:造血干细胞、造血祖细胞和在形态上可以辨认的各种幼稚血细胞。造血干细胞采用不对称的分裂方式，平均每57天分裂一次。它一方面可以再生，另一方面可以分化成髓红系干细胞和淋巴系干细胞，后两者又能分别分化成红细胞、巨核细胞、淋巴细胞、树突状细胞、NK细胞、粒细胞等一系列血细胞。造血系统不同阶段受不同基因达调控，造血分化也受到若干个随机细胞因子的调控。 造血干细胞的生物学特征?:(一)自我更新和自我维持能力:正常情况下，造血干细胞经过不对称有丝分裂形成两个子代细胞，其中一个仍保持造血干细胞的全部特征，这称为造血干细胞的自我更新或自我维持。自我更新使造血干细胞的数量和质量维持不变。另一个子细胞在有丝分裂过程中特征发生改变，逐渐走向分化的途径，维持循环的各种血细胞的数量。(二)高度增殖潜能:在骨髓中，造血干细胞大约仅占骨髓0.05%，且大多数处于G0期。由于放、化疗造成造血细胞明显减少或在某些动员剂的作用下，造血干细胞能大量分裂，从而有更多的造血干细胞进入分裂周期。(三)多向分化潜能:造血干细胞不仅能分化为各系统的血细胞系，还具有可塑性，可向某些非造血细胞转化，如神经细胞、骨骼肌细胞、肝脏细胞、血管内皮细胞以及多种组织的上皮细胞等。造血干细胞的表面标志主要有CD34抗原、CD38抗原、CD90抗原、CD117抗原、Sca1抗原和AC133抗原等，其中CD34是分离纯化造血干细胞的主要标志。利用这些表面标志，可将造血干细胞从造血组织中分离出来，进行研究。 对于不同种类的造血干细胞，分离纯化保存的技术也有所差异。首先要在无菌条件下在外周血、骨髓和脐血中采集造血干细胞，然后进行密度梯度离心，对单个核细胞分离，还要对CD34细胞分离，常用的方法有免疫磁珠法和流式细胞术等。近20年来建立的造血干细胞的分选方法主要有FACS、组织培养瓶铺展贴壁、亲和吸附等，但都存在纯度不高、技术高、仪器设备昂贵、影响细胞活力、易于污染等不足。目前最主要的分离方式还是免疫磁珠分离法，具有简单易行、分选效率高、纯度高等优点。免疫磁珠是一种包被有单克隆抗体的磁性微粒，它可特异性地与靶物质(细胞、蛋白质、DNA和细菌等)结合，使之具有磁顺应性，继而在外加磁场的作用下被滞留，从而与其他成分分离?。 分离出造血干细胞后，还要对其进行鉴定。在人类，CD34阳性细胞群具有长期造血重建能力，推测绝大部分造血干细胞应为CD34阳性。由于CD34抗原在造血祖细胞上也有表达，故常以一些在干细胞为阴性表达的抗原(如HLA-DR，CD38等)，对CD34 阳性细胞群进行再分类，以识别出其中的造血干细胞。常用的造血干细胞检测方法有:脾克隆形成法、外克隆形成法、长期培养启动细胞检测法、移植实验法、流式细胞测量法等等?。 造血干细胞的冻存具有重要意义，可以减少传代次数，节省人力物力，储备细胞资源。对不同来源的造血干细胞，要采用不同的冻存方法?。常见的冷冻保护剂有二甲基亚砜(DMSO)、甘油、乙二醇、甲醇、乙酰胺等。对于骨髓干细胞，冻存速度以1?/min为好，若太快则会造成细胞死亡，也可加入少量白蛋白。外周血造血干细胞采用分段降温，或用超速法。脐血造血干细胞与外周血类似。 造血干细胞的体外扩增和诱导分化具有重要意义。常见的体外扩增培养体系有基质支持的培养体系、无基质悬浮和持续灌注式生物反应器。其中，基质支持的培养体系是在体外模拟骨髓造血微环境，存在的问主要有:用自体基质细胞，患者自身基质受损，支持造血细 胞增殖能力下降;用异体基质细胞，难免混于收获的造血细胞中，影响移植成功。无基质悬浮培养体系是在培养基中加入外源性重组造血生长因子，但由于缺乏微环境支持，会影响扩增的造血细胞维持永久植活的能力。灌注培养是目前研究热点之一，其特点是不断增加新鲜培养基以及不断抽走细胞代谢废物的消耗培养基，使细胞得以在一个相对稳定的生长环境内增殖，从而大大提高细胞密度。 造血生长因子(HGF)也是体外扩增的研究重点。HGF是造血细胞增殖分化的重要调节因子。常见的造血生长因子有:SCF(干细胞因子)、IL-1、IL-3、IL-6(白细胞介素)、TPO(血小板生成素)CSF(集落刺激因子)等。但这些因子组合在扩增造血细胞的同时，也明显加速了造血干细胞的分化。扩增后的造血干(祖)细胞可用于支持治疗和免疫治疗，如用于移植后的全血细胞缺乏期回输，可降低死亡率;T细胞输注可缓解移植后白血病的复发;激活T细胞、LAK细胞、NK细胞，可诱导非特异性免疫治疗。但这些临床应用及其有限，基本处于临床研究阶段，主要问题有:扩增后的干细胞再植能力下降，脐血扩增后短期重建能力降低，植活时间明显延长，不能长期植入等等。 造血干细胞作为血细胞的“种子”，可通过移植使有关疾病得到治疗。例如血液系统恶性肿瘤、其他实体瘤、免疫系统疾病，都可以通过造血干细胞移植，使正常的造血干细胞代替原有的病理性造血干细胞，造血及免疫功能得以重建。由于异体移植会造成排斥反应，目前自体造血干细胞移植(ASCT)已广泛应用于化疗敏感的恶性淋巴瘤的治疗，并取得显著的疗效。外周血干细胞移植由于不用麻醉，费用较低，容易为患者所接受?。另外，在治疗自身免疫性疾病方面，如类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮、多发性硬化症、?型糖尿病等，在给予大剂量免疫抑制剂治疗后实行自体干细胞移植，已成为当前研究的热点?。 参考文献: [1]李莎.造血干细胞研究进展[J].家畜生态学报，2008，(3). [2]高福来，韩明子等.骨髓干细胞分离技术的探讨[J].胃肠病学和肝病学杂志，2010，(6). [3]陈智超.造血干细胞的生物学特征及其鉴定[J].临床内科杂志，2000，(6). [4]沈建良，黄友章等.造血干细胞低温保存及临床应用[J].北京医学，2009，(2). [5]李虎生.自体外周血造血干细胞移植治疗恶性淋巴瘤的研究进展[J].华夏医学，2010，(6). [6]景华.造血干细胞移植在自身免疫性疾病中的应用进展[J].东南国防医药，2010，(4).