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人类多能干细胞重建血液系统的进展

人体血液系统的重建具有巨大的治疗潜力,可以治疗许多疾病,例如血液癌,镰状细胞性贫血和其他疾病。成功的重建需要造血(或血液)干细胞(HSC)的移植和植入,造血干细胞达到其利基地位后,便开始产生所有类型的血细胞,包括血小板,白血球和红血球。

人类多能干细胞重建血液系统的进展

在当前的临床实践中,这是通过输注从匹配的供体获得的HSC来实现的,该HSC与需要的患者具有免疫学相容性(同种异体移植),或者通过在实验室中扩展患者自身的HSC,然后重新注入返回患者体内(离体,自体移植)。但是,两条路线的实用性目前受到许多因素的限制。首先,在同种异体移植的情况下,匹配的供体的缺乏显着增加了等待时间,这可能对患者不利。其次,由于异体或自体造血干细胞的体外扩增一直是一项艰巨的任务,因为这些细胞在培养物中显示出的增殖潜能有限。

2007年,Shinya Yamanaka教授及其同事证明了像皮肤成纤维细胞这样的体细胞可以被重新编程回类似于人类胚胎干细胞(hESCs)的细胞状态,而人类胚胎干细胞是在胚泡期人类胚胎中发现的一组细胞。仅在怀孕期间有助于人类胎儿的发育。重新编程的细胞被称为诱导多能干细胞(iPSC)。除了具有发展潜力外,人类ESC和iPS细胞在培养中还显示出无限的增殖潜力,这使它们成为一般用于再生医学和造血分化以获得可能无限量的HSC的理想细胞来源。因此,人们越来越有兴趣利用这些细胞治疗血液疾病的潜力。

然而,从人多能干细胞获得功能性HSC的进展缓慢。这归因于对正常造血基础的分子机制的不完全了解。在这篇综述中,作者讨论了从人类多能干细胞中产生能够长期植入和重建血液系统的HSC的最新努力。在过去的几年中,干细胞研究见证了这一领域的里程碑式成就,并对其意义进行了详细的讨论和分析。

作者还讨论了在造血和造血分化中两个非常重要的转录因子家族,即同源盒(HOX)和GATA蛋白。在具有众多转录靶标的意义上,它们被认为是主要的调节子,这些转录靶标在激活后可引起细胞身份的重大变化。作者假设,在造血分化过程中对这些家族某些成员水平的精确时间控制可以产生能够长期植入的功能性HSC。

作者在总结本综述时总结了未来的观点,在其中讨论了如何在多能干细胞的造血分化过程中利用新开发的技术,例如失活的Cas9(dCas9)基因表达控制系统,临时控制上述主调节器以实现功能性HSC。

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