Science：重大进展！新研究破解调节造血干细胞体内和体外产生的糖密码
来源：本站原创 2020-12-07 15:33
2020年12月7日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自美国耶鲁大学的研究人员在将上皮细胞转变为造血干/祖细胞（hematopoietic stem and progenitor cell, HSPC）的过程中发现了一个关键的生物环节。相关研究结果发表在2020年12月4日的Science期刊上，论文标题为“The N-glycome regu
2020年12月7日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自美国耶鲁大学的研究人员在将上皮细胞转变为造血干/祖细胞（hematopoietic stem and progenitor cell, HSPC）的过程中发现了一个关键的生物环节。相关研究结果发表在2020年12月4日的Science期刊上，论文标题为“The N-glycome regulates the endothelial-to-hematopoietic transition”。
将细胞重编程为HSPC一直是自体干细胞移植的最高目标，是血癌疾病的救命疗法。然而，在细胞和分子水平上调控这一转变的机制却知之甚少。在这项新的研究中，这些作者发现一种称为miR-223的微microRNA（microRNA, miR）是称为聚糖的复杂糖类与内皮-造血转变（endothelial-to-hematopoietic transition, EHT）之间的关键纽带。EHT是一种由血源性内皮细胞分化为HSPC的过程。
干细胞领域的新进展
20世纪60年代，生物学家Ernest McCulloch医学博士和生物物理学家James Till博士已发现造血干细胞（HSC）具有自我更新的能力，并最终产生不同类型的血细胞，从而实现了干细胞移植的突破。这些干细胞可以形成整个生命所需的所有血细胞系。
第二个里程碑是发现了由糖制成的生物分子。特定的细胞表面聚糖在从我们的身体如何识别和对抗疾病到细胞周期进展的人类生物学中发挥着重要作用。
论文共同通讯作者、耶鲁大学心血管医学和遗传学副教授Stefania Nicoli博士说，“过去5年，在细胞重编程方面取得的进展是基于阐明发育性造血（developmental hematopoiesis）机制的研究，在发育性造血中，造血干细胞是由真正的主动脉内皮细胞通过EHT自然产生的。这种从内皮细胞到造血干细胞的转变是高度调控的，并且在很短的一段时间内只限于一小部分内皮细胞。”
解读糖密码
通过结合分析技术、结构技术和细胞生物学技术，这些研究人员发现，内皮细胞表面上的蛋白遭受一种名为N-聚糖（N-glycan）的特殊“糖密码（sugar code）”修饰，以限制它们的造血作用。这种常见的生物分子限制了造血调节剂的活性。
这一发现有两个潜在的应用。首先，它为干细胞的产生提供了一种改进的方法，成功几率更高。其次，它可能在癌症治疗方面有广泛的应用，这是因为它允许科学家们使用糖工程改变细胞的表面，以观察它如何影响癌症进展。
Nicoli说，“我们可以利用遗传手段或化学物来改变这种‘糖密码’，从而改变胚胎的造血效率。这些发现将为了解实验室中造血干细胞的生产策略提供信息，可用于治疗血液疾病，如白血病。”
这些研究结果需要进一步分析，以确定血液疾病的治疗靶标。论文第一作者、Nicoli实验室博士后研究员Dionna M. Kasper博士说，“这项研究是朝着更好地理解调节HSPC产生和分化的信号通路迈出的重要一步，这将对开发早期干预措施和治疗药物至关重要。”（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Dionna M. Kasper et al. The N-glycome regulates the endothelial-to-hematopoietic transition. Science, 2020, doi:10.1126/science.aaz2121.
2.Scientists unlock 'sugar code' to regulate in vivo and ex-vivo blood stem cell production
https://medicalxpress.com/news/2020-12-scientists-sugar-code-vivo-ex-vivo.html
干细胞分化，图片来自Wikipedia。
将细胞重编程为HSPC一直是自体干细胞移植的最高目标，是血癌疾病的救命疗法。然而，在细胞和分子水平上调控这一转变的机制却知之甚少。在这项新的研究中，这些作者发现一种称为miR-223的微microRNA（microRNA, miR）是称为聚糖的复杂糖类与内皮-造血转变（endothelial-to-hematopoietic transition, EHT）之间的关键纽带。EHT是一种由血源性内皮细胞分化为HSPC的过程。
干细胞领域的新进展
20世纪60年代，生物学家Ernest McCulloch医学博士和生物物理学家James Till博士已发现造血干细胞（HSC）具有自我更新的能力，并最终产生不同类型的血细胞，从而实现了干细胞移植的突破。这些干细胞可以形成整个生命所需的所有血细胞系。
第二个里程碑是发现了由糖制成的生物分子。特定的细胞表面聚糖在从我们的身体如何识别和对抗疾病到细胞周期进展的人类生物学中发挥着重要作用。
论文共同通讯作者、耶鲁大学心血管医学和遗传学副教授Stefania Nicoli博士说，“过去5年，在细胞重编程方面取得的进展是基于阐明发育性造血（developmental hematopoiesis）机制的研究，在发育性造血中，造血干细胞是由真正的主动脉内皮细胞通过EHT自然产生的。这种从内皮细胞到造血干细胞的转变是高度调控的，并且在很短的一段时间内只限于一小部分内皮细胞。”
解读糖密码
通过结合分析技术、结构技术和细胞生物学技术，这些研究人员发现，内皮细胞表面上的蛋白遭受一种名为N-聚糖（N-glycan）的特殊“糖密码（sugar code）”修饰，以限制它们的造血作用。这种常见的生物分子限制了造血调节剂的活性。
这一发现有两个潜在的应用。首先，它为干细胞的产生提供了一种改进的方法，成功几率更高。其次，它可能在癌症治疗方面有广泛的应用，这是因为它允许科学家们使用糖工程改变细胞的表面，以观察它如何影响癌症进展。
Nicoli说，“我们可以利用遗传手段或化学物来改变这种‘糖密码’，从而改变胚胎的造血效率。这些发现将为了解实验室中造血干细胞的生产策略提供信息，可用于治疗血液疾病，如白血病。”
这些研究结果需要进一步分析，以确定血液疾病的治疗靶标。论文第一作者、Nicoli实验室博士后研究员Dionna M. Kasper博士说，“这项研究是朝着更好地理解调节HSPC产生和分化的信号通路迈出的重要一步，这将对开发早期干预措施和治疗药物至关重要。”（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Dionna M. Kasper et al. The N-glycome regulates the endothelial-to-hematopoietic transition. Science, 2020, doi:10.1126/science.aaz2121.
2.Scientists unlock 'sugar code' to regulate in vivo and ex-vivo blood stem cell production
https://medicalxpress.com/news/2020-12-scientists-sugar-code-vivo-ex-vivo.html
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