Cell Stem Cell：蛋白HSF1促进造血干细胞在外培养时保持健康和对抗衰老
来源：本站原创 2021-08-16 12:59
2021年8月16日讯/生物谷BIOON/---作为血细胞的前体细胞，造血干细胞（HSC）一直是出了名的难以在培养皿中生长。在一项新的研究中，来自美国加州大学圣地亚哥分校和拉霍亚免疫学研究所的研究人员发现了这个潜在的问题为何产生，并开发出一种方法来让体外培养的造血干细胞保持健康。这些发现对寻求造血干细胞移植的患者来说是个好消息，并可能指出了一种抵御造血干细胞
2021年8月16日讯/生物谷BIOON/---作为血细胞的前体细胞，造血干细胞（HSC）一直是出了名的难以在培养皿中生长。在一项新的研究中，来自美国加州大学圣地亚哥分校和拉霍亚免疫学研究所的研究人员发现了这个潜在的问题为何产生，并开发出一种方法来让体外培养的造血干细胞保持健康。这些发现对寻求造血干细胞移植的患者来说是个好消息，并可能指出了一种抵御造血干细胞衰老的新方法。相关研究结果于2021年8月12日在线发表在Cell Stem Cell期刊上，论文标题为“Hsf1 promotes hematopoietic stem cell fitness and proteostasis in response to ex vivo culture stress and aging”。
在骨髓移植中，造血干细胞被静脉输注，以重建骨髓或免疫系统受损的患者体内的血液生产。该方法用于治疗白血病、淋巴瘤、再生障碍性贫血和免疫缺陷疾病等疾病。然而，需要造血干细胞输注的患者并不总是能得到他人捐赠的造血干细胞。
论文通讯作者、加州大学圣地亚哥分校医学院助理教授Robert Signer博士说，“即使是接受造血干细胞治疗的患者，移植更多的细胞也会产生更少的并发症，并增加总体上的成功机会。”
当科学家们试图通过在培养皿中重现骨髓环境来培养造血干细胞时，Signer及其团队问道，是什么内部机制使这些干细胞开始变得不健康，他们能否直接补救这一过程？
在这项新的研究中，论文第一作者、Signer实验室博士后研究员Miriama Kruta博士及其同事们发现在培养皿的外来环境中，造血干细胞开始产生过量的蛋白质，造成极端应激。这种应激状态激活了热休克反应，即一种是由热休克因子1（HSF1）调节的高度保守的应激减少途径。这些作者确定了两种不同的小分子：Hsp90抑制剂坦螺旋霉素（tanespimycin, 全称17-N-allylamino-17-demethoxygeldanamycin，缩写17-AAG）和HSF1激活剂（HSF1 activator, HSF1A），它们都能高度激活HSF1基因。通过向体外培养的造血干细胞中添加这两种小分子中的一种，热休克途径的活性增强有助于重新平衡造血干细胞的平衡状态或者稳态。
图片来自Cell Stem Cell, 2021, doi:10.1016/j.stem.2021.07.009。
Signer说，“如今，我们可以在体外培养过程中长期保存高质量的造血干细胞。我们希望，这种质量的提高将导致临床结果的改善。”
在小鼠和人类造血干细胞中都显示了通过增强HSF1的激活来恢复蛋白质稳态（protein homeostasis）。Signer说，下一步是测试这些小分子如何影响移植系统中人类造血干细胞的结果。
这些作者发现热休克途径不仅在培养皿中很重要，它还能在衰老过程中保持天然骨髓中的造血干细胞健康。虽然HSF1在年轻成年人的造血干细胞中是不活跃的，但在中年和老年人的造血干细胞中，它被打开了。
Signer说，“HSF1在衰老过程中被激活，以保持你的造血干细胞健康。蛋白质损伤在衰老过程中损害了造血干细胞，并可能导致老年人的血细胞和免疫细胞产生受到干扰。高度激活HSF1最终可能被用于改善衰老过程中的造血干细胞和组织功能，以阻止血液疾病并提高老年人的免疫力。”（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
Miriama Kruta et al. Hsf1 promotes hematopoietic stem cell fitness and proteostasis in response to ex vivo culture stress and aging. Cell Stem Cell, 2021, doi:10.1016/j.stem.2021.07.009.
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