造血干细胞技术或可抑制肿瘤活动

◎ 美国德州大学西南医学中心教授 肖恩.J.墨里森

作为干细胞协会前主席，我非常赞赏中国在干细胞研究方面所扮演的领导性的角色，而且干细胞的研究在中国正如火如荼的开展。我们知道，干细胞在帮助人们开发新的疾病治疗方法方面具有巨大的潜力，它可以帮助我们去应对一些疾病，包括像糖尿病等。

我给大家介绍一下在我们实验室所做的一些成果，主要是了解骨髓中血液和骨髓干细胞环节。我们研究的重点之一就是要了解一下在骨髓尤其是成骨细胞微环境的调节，在骨髓当中有两类非常重要的细胞，造血干细胞和骨骼干细胞，这个细胞非常重要，帮助我们形成骨骼，而且保持骨骼的结构。他们是我们在实验室当中研究一个重点，研究兴趣所在就在于我们了解一下骨髓干细胞微环境的调节，这样可以更好优化细胞，而且更好去为病人生成造血细胞合成骨细胞。骨髓中主要有两类干细胞，一类是成血干细胞，一类是成骨干细胞。我们在骨髓干细胞，尤其是成血干细胞微环境是什么样的，因为成血干细胞在临床上得到普遍应用，通过培养去生成成血干细胞，要通过临床的方式获得成血干细胞，如果说我们可以真正去培养生成成血干细胞，而且可以去筛选出来一些相应的成血干细胞，这样可以帮助我们更好用到临床当中，所以，我们可以去在骨髓当中获取成血干细胞来了解成血干细胞的机制。

我们的研究15年前就开始了，我们在干细胞当中植入了一些相应的生物标记，这也是我们第一次可以去存化干细胞，用我们的标识来表达，我们也可以通过这个标识知道干细胞位置所在，通过这个方法我们发现大部分干细胞像这样一样，就是在血管附近，尤其是豆状血管附近，我们发现他们的位置，他们主要是可以帮助维持以血管附近微观环境，比如说2005年的时候，我们研究的情况或者认知跟当前肯定是有所差别的。

所以说由于不同的差别，我们开始检测所有的模型，首先我们对于有些基因对进行一定的敲入。譬如对基因CXCL12，我们就进行了一定的研究，通过微环境的研究，可以知道在哪些环境中实现造血干细胞再生，通过这种研究我们看到哪些细胞是重要的要素，帮助在人体内实现造血干细胞的维护和再生，通过这些因素的研究，在骨髓里面，对于所有等位基因进行充分的分析，我们可以看到，通过排除法可以把某些细胞进行排除，有些细胞他们是比较能够促进这些造血干细胞再生，得到不同的细胞类型，在这张图当中有所列出，而且能够了解这些因素，这些因素能够促进造血干细胞的维护。

所以，在这种环境下，可以看到哪些基因能够帮助我们来维护这些造血干细胞，可以看到在底部是骨头、中间是骨髓、上面也是骨头，我们看到在绿色的部分按照环的结构呈现的，在这些环状里面，它有很多的血管，这些就是我们看到造血干细胞的存在。事实上它是血管周围细胞组成了这些环状的结构，能够帮助我们维护这些造血干细胞。我们利用了这种绿色的标记，把这些细胞进行过滤，最后我们看到这些细胞、以及内皮细胞，它的这种接受器以及间质细胞这种关系，这样把这些细胞进行控制，了解这些细胞的位置，我们看到CXCL12是我们要求维护造血干细胞的因素，它是能够帮助我们实现造血干细胞的再生。在这个部分我们看到还有很多造血干细胞，在CXCL12里面最大一部分因素就是血管周围细胞，还有这些间质细胞和基质细胞，这些内皮细胞，它也是和CXCL12有关，它的数量是比较大的，因此我们把所有不同的细胞类型进行分析，所有的细胞都会成为造血干细胞存在的微环境，包括之前所说CXCL12，在这里有很多的细胞类型。

人们认为在微环境当中，我们目前还没有找到它的活动环境，还无法证明这种微环境是造血干细胞存在必要环境，但是在底部的绿色我们看到从基因表达的角度来看，这些内皮细胞还有LEPR+基质细胞，他们是造血干细胞维护和微环境，基于这样的观察，我们发现，如果我们把内皮细胞以及Lepr+细胞这些scf去除的话，基于之前所说的标记表达的方式，用骨髓移植的方法研究小白鼠，如果把内皮细胞以及Lepr+细胞里面这些造血干细胞要素去除的话，它要依赖于内皮细胞所产生的因素生成造血干细胞。另外在这个领域之中，这些造血干细胞是非常罕见和稀有的。在2005年的时候发表的一篇论文中，讲述了细胞在微环境中找到造血干细胞，日本专家帮助我们分析在骨髓里面如何找到造血干细胞存在。它是比较少的一个部分了，造血干细胞含量非常之少，我们需要对这些骨髓进行成像了解具体干细胞位置在哪里，在这方面有很多的技术优势帮助我们找到造血干细胞的位置，我们看到这些骨头和骨髓在幻灯片的右边，这些骨头之间骨髓位置，利用这种成像技术，利用3D图像再构技术，可以找到骨髓里面造血干细胞位置在哪里，每一个独立造血干细胞位置以及周围邻居细胞在哪。

大家知道，对于大部分哺乳动物来说，也包括了小鼠他们都是使用抗坏血酸来调控造血干细胞的功能。因为我们知道其实在这个净化过程当中，酶它通过这样一个变化的方式，它可以失去维C，这可以说是开创性的一步。我们知道为什么VC在干细胞过程中如此重要呢？因为抗坏血酸在小鼠肺部合成的，如果所有小鼠都能够比较健康，它们所摄取的食物VC水平有所不同。如果小鼠缺乏VC的话，它们抗坏血酸的含量会降低，随着抗坏血酸水平不断减少，我们发现造血干细胞消耗频率增加了。所以如果说要获得干细胞性能的话，我们需要进行转入，需要有更多干细胞的活动，尤其是那些如果抗坏血酸含量比较低的话，消耗频率有所增加，我们可以通过它来了解肿瘤形成机制。

我们发现VC它其实可以帮助我们去抑制肿瘤的活动程度。那么这个机理抗坏血酸它所起到的作用是什么呢？它主要和Tet2的功能息息相关，Tet2是一种限制体内功能辅因子，可以看到Tet2功能是什么呢？把5MCDNA进行转录，在干细胞当中可以明显看到如果说抗坏血酸水平比较低的话，转录过程和转录量有所下降。但是如果把抗坏血酸消除，从它的背景效应当中消除，一旦你的Tet2的功能也被消除了，抗坏血酸其实控制了Tet2相应功能的水平。Tet2其实是一种酶，负责调节造血干细胞的功能，并且抑制骨髓性白血病的发展，如果Tet2变异的话，可能会引发白血病。如果说一个细胞是缺乏VC的话，如果把它转录到含有正常VC水平，如果说它转录不是很合适的话，就没有办法起到很好的效果。但是如果说干细胞可以自动去调节它的造血干细胞功能的话，如果缺乏VC的话，Tet2活跃性有所减少，这种方式直接通过干预干细胞可以去自动的来进行造血干细胞功能调节。

对于罹患白血病的风险，如果说你们VC水平达到日常要求，你们罹患的风险也会更低一些。我们觉得这是非常重要的，尤其是在近年来，我们认识到了，有一部分人当他们年龄不断增加的话，当他们接受抗癌治疗的时候，他们干细胞可以帮助他们去生成一些身体部分，但是，我们知道，如果说干细胞不断的去累积到变异的话，当然也有一些变异其实是有好处的。所以，我们与其说要让所有的干细胞他们同样的发挥作用来推动造血干细胞的话，其实，整个干细胞他们是在造血和造骨方面所起到的作用有所不同。所以人们也正在不断去探测这一点，因为我们知道他们罹患白血病概率有所不同，另外帮助我们更好地了解其他跟衰老相关疾病的成因，包括心血管类的疾病。