由蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH）的科學(xué)家們領(lǐng)導(dǎo)的一個國際研究小組研究了影響不同血細胞發(fā)育的因子。他們的研究顯示某些分子機制并未像先前認為的那樣關(guān)系密切。這一研究發(fā)現(xiàn)有助于增進我們對白血病和貧血等疾病的認識。研究論文發(fā)表在7月13日的《自然》（Nature）雜志上。

在生物學(xué)術(shù)語中，細胞指的是生物體最小的功能實體。人體擁有大量的細胞：約10-100萬億個，這取決于個體的大小和重量。其中大多數(shù)細胞在體內(nèi)執(zhí)行特定功能，被稱作為分化細胞。另一方面，干細胞能夠不斷地分裂生成更多的干細胞和分化細胞，由此源源不斷地提供了分化細胞。體內(nèi)的某些細胞壽命相對較短。例如，許多白細胞和血小板會在數(shù)小時到數(shù)天內(nèi)死亡，而紅細胞則可存活大約4個月。

干細胞再生

骨髓中的干細胞每秒可生成數(shù)百萬的新血細胞。這些干細胞具有多能性，這意味著它們能夠生成具有不同功能的所有類型的特化血細胞：紅細胞負責(zé)運輸氧氣，白細胞是機體免疫反應(yīng)系統(tǒng)的組成部分，血小板在凝血中起關(guān)鍵作用。但當(dāng)前對于干細胞到底是如何發(fā)育為不同的細胞類型的仍然知之甚少。分化的過程，換句話說，做出生成何種類型細胞的決定，取決于許多不同的內(nèi)外部因素。

蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院生物系統(tǒng)科學(xué)和工程學(xué)系教授Timm Schroeder，和同事們正在研究在血細胞發(fā)育中起作用的因子。Schroeder說：“調(diào)控干細胞分化在維持血液形成正常過程中起關(guān)鍵作用。如果這一系統(tǒng)開始發(fā)生故障，可以導(dǎo)致貧血和白血病一類危及生命的疾病。我們因此需要更好地了解與這種調(diào)控相關(guān)的分子機制。”

在分子水平上觀察

Schroeder和他的研究小組分析了干細胞分化為不同類型血細胞的過程，以及細胞核中的一些分子（轉(zhuǎn)錄因子）控制這一復(fù)雜過程的機制。與德國環(huán)境健康研究中心的Helmholtz Zentrum Munich合作，他們開發(fā)出了一種創(chuàng)新的顯微鏡技術(shù)觀察細胞。

兩個蛋白GATA1 和PU.1一直是研究人員關(guān)注的焦點。Schroeder說，它們在血細胞分化中起重要作用。“它們作為轉(zhuǎn)錄因子能夠激活或失活有許多靶基因的復(fù)雜遺傳程序。這使得它們成為了細胞命運強有力的調(diào)控因子。”

巨大的潛力

采用時差顯微技術(shù)(time lapse microscopy)，研究人員可隨著它們的分化以前所未有的精度觀察活造血干細胞，同時定量兩種蛋白GATA1 和PU.1。“數(shù)十年來人們一直認為這兩個轉(zhuǎn)錄因子對干細胞譜系決定負責(zé)?，F(xiàn)在我們證實事實并非如此，必定有其他的機制對這些決定負責(zé)，”Schroeder教授說?，F(xiàn)在需要集中研究其他的分子機制以了解造血干細胞極其復(fù)雜的分化過程。

白血病一類的血液病是嚴重的血液系統(tǒng)疾病。為了增進我們未來對這些疾病的認識，提出有效的治療方法，我們需要知道血細胞的確切生成機制?，F(xiàn)在蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院為這類研究奠定了基石。

造血干細胞（HSCs）具有永久自我更新和逐步分化為完全成熟的血細胞譜系的能力。2016年5月，來自軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院、北京大學(xué)、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院等機構(gòu)的研究人員報告稱，他們在單細胞水平下追蹤了造血干細胞（HSCs）的形成。這一重要的成果發(fā)布在Nature雜志上。

HSC的生物學(xué)特性和功能調(diào)節(jié)的分子機制研究，不但具有重要的理論意義，同時具有重要的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用價值。來自杭州師范大學(xué)的研究人員證實，SIRT6通過表觀遺傳調(diào)控Wnt信號控制了造血干細胞穩(wěn)態(tài)。這一研究發(fā)現(xiàn)發(fā)布在2016年4月7日的Cell Stem Cell雜志上。

根據(jù)斯托瓦斯（Stowers）醫(yī)學(xué)研究所的研究人員所說，一個稱作為Dlk1-Gtl2印記區(qū)域的特殊DNA位點，在保護造血干細胞中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，這一研究發(fā)現(xiàn)揭示了代謝控制在成體干細胞中的關(guān)鍵性作用，提供了有潛力診斷及治療癌癥的新見解。研究論文發(fā)表于2015年11月25日的Cell Stem Cell雜志上。