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兩研究成功以幹細胞製血 或減少依賴捐血

2017/5/18 — 17:06

兩隊不同美國研究團隊分別成功製造「造血幹細胞」,如果將之應用於人體,或能醫治血癌等血液疾病,不再需要移植骨髓的侵入式治療,同時可舒緩血庫血液不足的問題。兩份研究經已刊於最新一期《自然》。

在正常成人體內,造血幹細胞會於骨髓發現,後者是重要的造血及免疫器官,包括血小板的血液所有細胞成分和白血球都在此製造。當造血幹細胞出現問題,無法正常維持足夠血細胞供應,身體組織就無法得到氧氣,影響心臟等器官運作;造血幹細胞亦會在化療期間被消滅。

上述的問題向來都是由健康人仕捐骨髓醫治。雖然,病人家人有四分之一機會能捐贈骨髓,但如果家人無法捐贈,與陌生人的配對只有百萬分之一機會找到合適骨髓。未有參與該兩個研究的劍橋學者 Carolina Guibentif 指,這是幹細胞醫學 20 年來的重要突破,因為能安全、大量地製造這些幹細胞將減少依賴捐獻者,也縮短配對骨髓的時間。

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波士頓兒童醫院研究 [1] 

為了在實驗室製造「造血幹細胞」,波士頓兒童醫院的幹細胞生物學家 Geogre Daley 與其團隊將成人皮膚細胞,以標準方法重新編成誘導性多功能幹細胞 (pluripotent stem cell, iPS) 。 iPS 有能力變成任何身體細胞,因此團隊須以不同化學物誘導 iPS 發展成造血幹細胞;此前也未曾有研究成功將 iPS 變成造血幹細胞。

團隊其後測試多個基因蛋白組合,刺激 iPS 發展成造血幹細胞,最終發現混和其中七種蛋白的組合植入 iPS 中,成功將之變成造血幹細胞。團隊把這些人類細胞注入老鼠之中讓其發展。

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12 個星期後,團隊發現這些 iPS 在老鼠體內自行製造紅、白血球以及血小板,其效能與正常造血幹細胞極為相似。

威爾康乃爾醫學院研究 [2] 

由紐約威爾康乃爾醫學院 Raphael Lis 領導的研究團隊則使用成年老鼠血管壁細胞,製成造血幹細胞,過程中並不需製造 iPS 。同樣,他們亦需插入四種蛋白於這些細胞之中,並將這些細胞放於模擬人類血管的培養皿中。這些細胞最終變成造血幹細胞並分裂出更多幹細胞。

之後,團隊將造血幹細胞注入於老鼠體內。這些老鼠受輻射處理,大部份血細胞及免疫細胞已被消滅。最終,該批老鼠成功復原,自行重新製造包括免疫細胞的血液,並生存超過 1.5 年。

仍未適用於人體

不過, Daley 指即使老鼠能健康地活動,但這些幹細胞仍未適用於人體。因為這些細胞有機會突變成癌細胞,而且效能仍與人體製造的造血幹細胞效能仍有一段距離。但如果團隊能控制實驗造血幹細胞的造血過程,他們能分離出經血球及血小板供醫院使用——這些細胞沒有細胞核,不會分裂亦不會變成癌細胞。

團隊相信未來數年就能製造出適合輸血用的全血,不單比捐血者可靠,同時免受如 Zika 的疾病影響血庫,有更好的血液質量控制。

來源:
Nature, Lab-grown blood stem cells produced at last, 17 May 2017
New Scientist, Human blood stem cells grown in the lab for the first time, 17 May 2017

報告:

  1. Sugimura, R., Jha, D.K. & et al. (2017). Haematopoietic stem and progenitor cells from human pluripotent stem cells. Nature published online 17 May 2017. doi:10.1038/nature22370
  2. Lis, R., Karrasch, C.C. & et al. (2017). Conversion of adult endothelium to immunocompetent haematopoietic stem cells. Nature published online 17 May 2017. doi:10.1038/nature22326

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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