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Science:颠覆经典!血细胞生成新理论

来源:生物谷 2015-11-11 13:41

                               

                                                                   (图片来源:public domain)
2015年11月11日讯 /生物谷BIOON/ --近日,由Dr. John Dick领导的研究团队发现了人类血细胞生成的新理论,推翻了自上世纪60年代形成的观点,相关研究结果发表在国际学术期刊Science上。

经典的血液生成理论认为,不同的血细胞谱系通过一套逐级分化方案得到生成,这套分化方案开始于多能干细胞,之后形成寡能干细胞和单能干细胞,分化潜能得到逐步限制,最终通过这种自上而下的分化方式形成不同类型的血细胞。

Dr. John Dick这样说道:“这项研究表明,我们原以为我们已经了解了经典教科书理论,但现在研究结果证明那些理论可能并不正确。通过一系列实验,我们最终发现了造血干细胞如何快速形成各种类型的血细胞。”

这项研究还推翻了另外一个观点:血液发育系统一旦形成就会稳定下来。但事实并非如此,这项研究表明血液系统是双层的,并且在发育早期和成年之后也存在不同。

文章共同作者Dr. Faiyaz Notta和Dr. Sasan Zandi表示他们在重新定义血液发育体系的过程中,首先采集了不同年龄阶段的人类血液样本,从中获得了33种不同的干细胞(stem cell)和前体细胞(progenitor cell)群体,之后研究人员又对来自这些干细胞和前体细胞群体的接近3000个单细胞的谱系分化潜能进行了分析,最终找到了血液发育的新机制。

Dr. Dick表示,这项发现能够让我们对血细胞不足造成的贫血症、血细胞过度增殖造成的白血病等,一系列人类血液紊乱及疾病有更加全面深入的理解。并且应用诱导多能干细胞获得一些特定类型的成熟细胞,比如血小板和红细胞,是全世界科学家都在追寻的目标,而这项研究为他们带来了许多重要启示。目前人类捐献仍然是血小板的唯一来源,而患有癌症及其他疾病的众多病人对血液的需求非常大。

在2011年的一篇science文章中,该研究团队就已经发现他们分离得到的一种纯的造血干细胞可以形成整个血液系统。Dr. Dick这样说道:“当我们分离得到这种纯粹的干细胞,我们同时发现了干细胞样的子代细胞群体,当时我们还以为那些是其它类型的干细胞。”

他们发现这些子代细胞并不会经历缓慢渐进的“教科书”过程继续向下发育,而这项最新工作就建立在此基础之上。因此研究人员认为在人类血液形成过程中,所有细胞都来自造血干细胞,并由造血干细胞行使决定权快速形成不同类型血细胞以补充新鲜血液。

综上所述,对于患有血液障碍和疾病的人来说,这项研究隐含的潜在临床应用价值是非常明显的,同时也为个体化治疗开辟了一条新途径。(生物谷Bioon.com)

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Distinct routes of lineage development reshape the human blood hierarchy across ontogeny
 
Faiyaz Notta1,2,*,?, Sasan Zandi1,2,*, Naoya Takayama1,2, Stephanie Dobson1,2, Olga I. Gan1, Gavin Wilson2,4, Kerstin B. Kaufmann1,2, Jessica McLeod1, Elisa Laurenti6, Cyrille F. Dunant7, John D. McPherson3,4, Lincoln D. Stein2,4, Yigal Dror5, John E. Dick
 
In a classical view of hematopoiesis, the various blood cell lineages arise via a hierarchical scheme starting with multipotent stem cells that become increasingly restricted in their differentiation potential through oligopotent and then unipotent progenitors. We developed a cell-sorting scheme to resolve myeloid (My), erythroid (Er), and megakaryocytic (Mk) fates from single CD34+ cells and then mapped the progenitor hierarchy across human development. Fetal liver contained large numbers of distinct oligopotent progenitors with intermingled My, Er, and Mk fates. However, few oligopotent progenitor intermediates were present in the adult bone marrow. Instead only two progenitor classes predominate, multipotent and unipotent, with Er-Mk lineages emerging from multipotent cells. The developmental shift to an adult "two-tier" hierarchy challenges current dogma and provides a revised framework to understand normal and disease states of human hematopoiesis.
 
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