來源：生物世界 澳大利亞皇家兒童醫院和墨爾本大學的研究人員合作，在 Nature 子刊 Nature Biotechnology 上發表了題為：Long-term engrafting multilineage hematopoietic cells differentiated from human induced pluripotent stem cells的研究論文。 該研究取得了一項世界首創的新突破，克服了制造人類血液干細胞的主要障礙，成功在實驗室創造了與人類血液干細胞極為相似的血液干細胞——iPS細胞來源的造血干細胞（iHSC），這些干細胞可以產生與人類胚胎中非常相似的紅細胞、白細胞和血小板，為實驗室培養細胞用于血液干細胞和骨髓移植鋪平了道路。這項研究可能很快為患有白血病和骨髓衰竭癥的兒童帶來個性化的治療方案。 論文第一作者 Elizabeth S. Ng 表示，基于這項研究，我們可以從病人身上提取任何細胞，將其重新編程成干細胞，然后將這些細胞轉化為匹配的血液細胞用于移植，這將對這些脆弱患者的生活產生巨大影響。 在此之前，尚未在實驗室中培養出能夠移植到骨髓衰竭動物模型中以產生健康血細胞的人類血液干細胞。而這項新研究開發出了一種工作流程，可以產生與人類胚胎中血液干細胞極為相似的用于移植的血液干細胞。更重要的是，這些人類細胞可以以臨床應用所需的規模和純度進行生產。 在這里，我們建立了一種誘導多能干細胞（iPSC）分化的實驗方案，生成了具有多譜系造血植入（MLE）能力的CD34+造血干細胞，研究團隊將其稱為iPS細胞來源的造血干細胞（iHSC），該方案的關鍵要素包括定義的培養基和對CD34+細胞的冷凍保存，以適應未來的臨床應用。 實驗結果揭示，在免疫缺陷小鼠中賦予CD34+造血細胞MLE能力取決于Wnt配體、視黃酸前體和血管內皮生長因子（VEGF）的定時提供，反映了這些分子在造血系統特化中的作用。這項研究為進一步解析iPSC形成造血干細胞的過程并最終實現臨床應用奠定了基礎。 iPS細胞的體外造血分化 研究團隊將四個獨立iPS細胞系分化的2000萬個冷凍CD34+細胞通過靜脈移植到免疫缺陷受體小鼠體內，在25%-50%的受體小鼠體內產生了多譜系造血骨髓植入。這些功能定義的、多能CD34+造血細胞被命名為iPS細胞來源的造血干細胞（iHSC），這些造血干細胞在功能上與臍帶血造血干細胞移植所產生的骨髓功能相似，而臍帶血造血干細胞移植是公認的成功標準。這項研究為生產造血干細胞用于臨床轉化的目標邁出了重要一步。 該研究還發現，這些實驗室培養的人類造血干細胞可以在冷凍保存后成功移植到小鼠體內，這模擬了將捐獻者來源的人類造血干細胞移植到患者體內之前的保存過程。 研究團隊表示，紅細胞對氧氣運輸至關重要，白細胞是我們的免疫防御系統，而血小板通過引起凝血來阻止我們出血。了解這些血液細胞的發育和功能就像破譯一個復雜的謎題。通過完善模擬我們體內正常血液干細胞發育的干細胞方法，可以了解和開發針對一系列血液疾病的個性化治療，包括白血病和骨髓衰竭，從而為這些嚴重的血液疾病帶來治療新選擇。 論文通訊作者 Andrew Elefanty 教授表示，雖然血液干細胞移植通常是挽救兒童血液疾病的關鍵，但并不是所有患病兒童都能找到理想匹配的供體。來自不匹配供體的免疫細胞會在移植中攻擊患者的身體組織，導致嚴重疾病甚至死亡。開發個性化、患者特異性的血液干細胞可以避免這些并發癥，解決供體短缺問題，同時與基因編輯相結合，有助于從根本上糾正血液疾病的致病原因。 最后，Andrew Elefanty 教授表示，下一階段的工作很可能在大約五年后展開，即進行1期臨床試驗，以測試在人體中使用這些實驗室培養的血液細胞的安全性。