生命體是一個(gè)非常復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，此刻這一秒已不是前一秒的樣子。因此，即使是那些最重要且經(jīng)過(guò)充分研究的部分，也可能會(huì)錯(cuò)過(guò)一些不可思議的細(xì)節(jié)。
例如，在形成哺乳動(dòng)物身體的過(guò)程中，滋養(yǎng)全身的血液來(lái)源于哪里？一直以來(lái)，生物學(xué)教科書告訴我們，血液起源于少數(shù)最終成為造血干細(xì)胞的細(xì)胞。
然而最近，一項(xiàng)突破性的發(fā)現(xiàn)顛覆了這一經(jīng)典理論。
2022年6月15日，發(fā)表在《Nature》上的一項(xiàng)新研究中，來(lái)自哈佛大學(xué)和波士頓兒童醫(yī)院的研究團(tuán)隊(duì)意外地發(fā)現(xiàn)血細(xì)胞并非來(lái)自一種母細(xì)胞，而是兩種：這群不是來(lái)自干細(xì)胞的祖細(xì)胞，會(huì)在胎兒時(shí)期到成年的過(guò)程中產(chǎn)生大部分血液，然后隨著年齡增長(zhǎng)逐漸減少。它們是被稱為胚胎多能祖細(xì)胞（eMPP）的細(xì)胞。看來(lái)，血細(xì)胞家族樹需要一個(gè)新的祖先分支了。
這一發(fā)現(xiàn)將為白血病和骨髓移植領(lǐng)域帶來(lái)重要的見解，還可以為改善人類免疫系統(tǒng)開辟新的途徑。
追蹤細(xì)胞的譜系歷史是回答生物學(xué)中各種基本問(wèn)題的關(guān)鍵。多年來(lái)，哈佛大學(xué)干細(xì)胞與再生生物學(xué)系首席研究員Fernando Camargo領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)一直在開發(fā)一種類似細(xì)胞條形碼的策略。
使用CRISPR基因編輯技術(shù)，研究人員將一種獨(dú)特的遺傳密碼植入小鼠胚胎細(xì)胞，從而使所有來(lái)自條形碼細(xì)胞的細(xì)胞都攜帶相同的基因序列，這使科學(xué)家更容易觀察到小鼠從出生后到成年期體內(nèi)出現(xiàn)的所有不同類型的血細(xì)胞。
Camargo解釋說(shuō)：“以前，研究人員沒有這些工具，所以觀察不到這群細(xì)胞。此外，干細(xì)胞產(chǎn)生所有血細(xì)胞的觀點(diǎn)在這一領(lǐng)域已根深蒂固，因此，沒有人會(huì)質(zhì)疑它。通過(guò)追蹤小鼠細(xì)胞隨時(shí)間推移發(fā)生的改變，我們觀察到新的生物學(xué)現(xiàn)象。”
憑借細(xì)胞條形碼策略，研究人員發(fā)現(xiàn)胚胎多能祖細(xì)胞實(shí)際上是比正常血液干細(xì)胞更豐富的淋巴細(xì)胞來(lái)源。淋巴細(xì)胞在免疫反應(yīng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，包括B細(xì)胞和T細(xì)胞。
雖然造血干細(xì)胞也可以產(chǎn)生這些免疫細(xì)胞，但數(shù)量卻非常有限。它們往往會(huì)產(chǎn)生更多形成血液巨核細(xì)胞的祖細(xì)胞，這些是凝血所需的成分。
Camargo認(rèn)為，胚胎多能祖細(xì)胞的減少解釋了為什么隨著年齡的增長(zhǎng)，免疫系統(tǒng)也會(huì)隨之減弱。
他說(shuō)：“我們現(xiàn)在正在試圖理解為什么這些細(xì)胞在中年時(shí)會(huì)逐漸消失。如果可以操縱它們，也許可以恢復(fù)免疫系統(tǒng)的活力。”
目前有兩種方式可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)：一種可以通過(guò)使用生長(zhǎng)因子或免疫信號(hào)分子來(lái)延長(zhǎng)胚胎多能祖細(xì)胞的壽命；另一種是使用基因療法來(lái)治療血液干細(xì)胞，以使它們更像胚胎多能祖細(xì)胞。
該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，他們這項(xiàng)突破性研究為血癌如何攻擊人體免疫系統(tǒng)帶來(lái)新的認(rèn)識(shí)。Camargo懷疑通常攻擊老年患者的髓性白血病可能起源于造血干細(xì)胞。同時(shí)，主要發(fā)生在兒童中的淋巴白血病可能起源于胚胎多能祖細(xì)胞。
該團(tuán)隊(duì)正在通過(guò)觀察突變對(duì)小鼠血液干細(xì)胞和胚胎多能祖細(xì)胞的影響，來(lái)了解導(dǎo)致白血病的突變后果。他們想確定這些不同來(lái)源的細(xì)胞所產(chǎn)生的白血病（骨髓性白血病還是淋巴白血病）是否相同。
Camargo說(shuō)：“當(dāng)我們?cè)噲D對(duì)小鼠進(jìn)行骨髓移植時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)胚胎多能祖細(xì)胞移植的失敗率很高，通常只能持續(xù)幾周。如果我們可以添加一些基因來(lái)讓胚胎多能祖細(xì)胞保持長(zhǎng)期移植效果，它們可能成為更好的骨髓移植來(lái)源。在年輕的骨髓供體中，胚胎多能祖細(xì)胞比造血干細(xì)胞更常見，并且能夠產(chǎn)生淋巴細(xì)胞，這可以更好地重建免疫系統(tǒng)，并減少移植后的感染并發(fā)癥。”
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