生物通報(bào)道  利用由8個轉(zhuǎn)錄因子組成的雞尾酒，來自波士頓兒童醫(yī)院的研究人員將來自小鼠的成熟血細(xì)胞重編程為了造血干細(xì)胞(HSCs)。研究人員將這些重編程細(xì)胞命名為誘導(dǎo)造血干細(xì)胞(iHSCs)，它們具有HSCs的功能特征，能夠像HSCs一樣自我更新，并能夠像HSCs一樣生成所有的血液細(xì)胞成分。

這些研究結(jié)果標(biāo)志著朝著再生醫(yī)學(xué)最熱烈追求的目標(biāo)：用其他的細(xì)胞類型，尤其是較成熟或分化的細(xì)胞來生成適用于造血干細(xì)胞移植(HSCT)的HSCs邁出了重要的一步。

領(lǐng)導(dǎo)這一研究小組的是波士頓兒童醫(yī)院細(xì)胞和分子醫(yī)學(xué)項(xiàng)目Derrick J. Rossi博士，他們的研究工作發(fā)布在今天的《細(xì)胞》（Cell）雜志上。

HSCs是造血干細(xì)胞移植的基本原材料，其來源包括有骨髓、臍帶血和外周血。患者的造血干細(xì)胞移植能否獲得成功與可供移植的HSCs數(shù)量有關(guān)：細(xì)胞數(shù)量越多，移植越有可能起效。然而，HSCs非常的稀少（延伸閱讀：中科院Nature子刊發(fā)表干細(xì)胞研究新發(fā)現(xiàn) ）。

Rossi 說“在骨髓中細(xì)胞20,000個細(xì)胞才有一個是HSCs。如果我們能夠生成來自患者其他細(xì)胞的自體HSCs，有可能能夠改變移植醫(yī)學(xué)，以及我們建立血液疾病發(fā)展模型的能力。”

在他們的研究中，Rossi和包括主要作者Jonah Riddell博士在內(nèi)的合作者們，在來自小鼠的40種不同類型的血液細(xì)胞和血液祖細(xì)胞中篩查了基因表達(dá)。通過這樣的篩查，他們鑒別出了36個只在HSCs中獨(dú)特表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子。

Rossi 說：“血細(xì)胞生成朝著一個方向固定不變：從干細(xì)胞到祖細(xì)胞，再到成熟的效應(yīng)細(xì)胞。我們想要逆轉(zhuǎn)這一過程，利用我們發(fā)現(xiàn)的HSCs特異性的轉(zhuǎn)錄因子衍生出來自不同分化血細(xì)胞的HSCs。”

在一系列的小鼠移植實(shí)驗(yàn)中，Rossi研究小組發(fā)現(xiàn)其中6個轉(zhuǎn)錄因子：Hlf、 Runx1t1、Pbx1、 Lmo2、Zfp37和Prdm5，加上另外兩個最初在他們的篩查中沒有確定的因子Mycn和Meis1，就足以有力地將兩種血液祖細(xì)胞：祖/前B細(xì)胞（pro/pre B cell）及常見的骨髓祖細(xì)胞重編程為iHSCs。

Rossi研究小組通過將源細(xì)胞暴露于一些病毒之下對它們進(jìn)行了重編程，這些病毒中包含有所有8個因子的編碼基因以及存在多西環(huán)素時開啟這些轉(zhuǎn)錄因子基因的一個分子開關(guān)。他們隨后將這些處理細(xì)胞移植到受體小鼠體內(nèi)，通過給予小鼠多西環(huán)素來激活這些基因。

生成的iHSCs能夠在移植小鼠體內(nèi)產(chǎn)生全部的血細(xì)胞成分，表明它們獲得了分化為所有血細(xì)胞譜系的能力。取自這些受體小鼠的干細(xì)胞自身能夠在二次移植受體中重建血液，證明這個8因子雞尾酒能夠帶來自我更新能力——HSCs的標(biāo)志特征。

在進(jìn)一步的工作中，Rossi研究小組用相同的8因子雞尾酒處理了成熟的小鼠髓系細(xì)胞。當(dāng)移植到小鼠體內(nèi)時，再次生成了能夠產(chǎn)生所有血液細(xì)胞譜系的iHSCs，并能夠在二次移植受體體內(nèi)再生出血液。

論文的共同作者、Dana-Farber/波士頓兒童醫(yī)院癌癥和血液疾病中心負(fù)責(zé)人之一Stuart Orkin博士指出，利用小鼠作為重編程的一種反應(yīng)物標(biāo)志著HSC研究的一個新方向。

“在血液研究領(lǐng)域，沒有人有條件在組織培養(yǎng)皿中擴(kuò)增HSCs。轉(zhuǎn)而Rossi利用HSCs通常經(jīng)歷的一些信號通路和環(huán)境信號，讓小鼠體內(nèi)發(fā)生了重編程，”O(jiān)rkin說。

在轉(zhuǎn)錄水平上iHSCs與正常HSCs幾乎沒有區(qū)別。iHSCs具有與HSCs非常相似的表達(dá)模式。

當(dāng)前的研究結(jié)果離轉(zhuǎn)化至臨床移植還有相當(dāng)長的一段路。8個基因?qū)τ谶@一重編程過程的確切貢獻(xiàn)，以及不依賴于病毒和轉(zhuǎn)錄因子的一些方法能否獲得相似的成果，這些問題仍有待解答。此外，也還不確定利用人類細(xì)胞能否獲得相同的結(jié)果，或是其他的非血液細(xì)胞是否能夠重編程為iHSCs。

但有了這些結(jié)果，Rossi研究小組已經(jīng)在許多其他研究團(tuán)隊(duì)失敗的地方取得了成功。當(dāng)前狀態(tài)下的iHSCs為更好地了解HSC生物學(xué)和發(fā)育提供了一個有前景的跳板。

“我們的數(shù)據(jù)表明，利用細(xì)胞重編程范例以一種與誘導(dǎo)多能干細(xì)胞生成相似的方式，借助于相對少的一些因子就能夠獲得HSCs的功能和分子特性，”Rossi說。

（生物通：何嬙）

生物通推薦原文摘要：

Reprogramming Committed Murine Blood Cells to Induced Hematopoietic Stem Cells with Defined Factors

Hematopoietic stem cells (HSCs) sustain blood formation throughout life and are the functional units of bone marrow transplantation. We show that transient expression of six transcription factors Run1t1, Hlf, Lmo2, Prdm5, Pbx1, and Zfp37 imparts multilineage transplantation potential onto otherwise committed lymphoid and myeloid progenitors and myeloid effector cells. Inclusion of Mycn and Meis1 and use of polycistronic viruses increase reprogramming efficacy. The reprogrammed cells, designated induced-HSCs (iHSCs), possess clonal multilineage differentiation potential, reconstitute stem/progenitor compartments, and are serially transplantable. Single-cell analysis revealed that iHSCs derived under optimal conditions exhibit a gene expression profile that is highly similar to endogenous HSCs. These findings demonstrate that expression of a set of defined factors is sufficient to activate the gene networks governing HSC functional identity in committed blood cells. Our results raise the prospect that blood cell reprogramming may be a strategy for derivation of transplantable stem cells for clinical application.