Nature：血液幹細胞在體外大量繁殖的秘訣竟然是「膠水」？

兩年前，美國哈佛醫學院的幹細胞生物學家George Daley在實驗室培養皿中將成熟細胞轉化為原始血細胞，創造了像血液幹細胞一樣的人體細胞。該研究給需要骨髓移植的白血病患者帶來了希望。如今，另一科學團隊發現，即便不是自己的細胞也能夠培養出不產生免疫排斥的造血幹細胞（HSCs）。

科學家在實驗室中產生了大量的血液幹細胞（如圖）。圖片來源：科學圖片庫

日本幹細胞生物學家Hiromitsu Nakauchi領導著東京大學和加州斯坦福大學的研究團隊，先在一個月內將一組小鼠造血幹細胞擴大到原來水平的近900倍，然後移植到另一組免疫功能健全的小鼠體內，並且成功生產出健康血液。值得一提的是，這其中的關鍵因素竟是膠水中常見成分。最新的研究成果發表在《Nature》雜誌上。這種方法為血液疾病患者帶來了更為安全的治療方法。

造血幹細胞的研究難點

多年以來，研究人員一直努力在實驗室中培養大量造血幹細胞。血液幹細胞具有自我再生能力，並且能夠產生其他的血液成分。一般動物的免疫系統會試圖破壞與基因不匹配的供體細胞 （免疫排斥）。這就是為什麼大多數移植前必須消除或抑制免疫系統。

患有遺傳性血液疾病 （如鐮狀細胞病）的人有時會接受捐贈者的骨髓移植治療。由於捐贈者，甚至兄弟姐妹都不是完全遺傳匹配，患者首先必須進行調理以阻止移植後的免疫排斥。但調理會增加供體HSCs攻擊宿主組織的風險，這是一種潛在的致命疾病。它還可以使人們不育並阻礙兒童的成長。

跟免疫反應說再見

研究人員曾經嘗試利用生長因子來尋找大量培養造血幹細胞的方法，但是並沒有取得多大的效果。他們發現，幹細胞無法存活的原因是細胞生長介質中含有一種叫做白蛋白的人類血液蛋白質。這些雜質主要是由免疫細胞釋放，它們的存在阻礙了幹細胞的生長。

Hiromitsu Nakauchi 圖片來源：斯坦福官網

Nakauchi表示：「正是因為生長介質中的白蛋白，多少金錢、時間和精力被浪費了!」

於是，研究人員篩選出可以替代白蛋白的聚合物，並發現一種叫做聚乙烯醇(PVA)的合成化合物。PVA是膠水中的常見物質，不為人知的是，PVA還被用於培養胚胎和胚胎幹細胞。實驗室生產的PVA比超市生產的效果更好，而且這種用於片劑塗料的聚合物被監管機構認證是無毒害的。Nakauchi的研究小組還證明，小鼠可以在不抑制或者破壞自身免疫系統的情況下接受供體造血幹細胞。

接受供體HSCs，而不需要首先進行消除或抑制其免疫系統的過程。兩年前，George Daley的研究優勢在於，它們可以由病人自己的細胞製造，而不需要基因匹配的供體。但問題是他無法大量培育這種細胞。而Nakauchi的方法或將改變這一點。

如果這項技術可以應用於人類，它就可以用來培育血液幹細胞，用於白血病等免疫系統已被化療破壞的血癌患者。這種方法還為在接受骨髓移植前必須接受高風險手術的血液疾病患者提供一種更安全的治療方法。當然，這一切還需要進一步開展人體的安全性試驗。

End

參考資料：

[1] Blood stem cells produced in vast quantities in the lab

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