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造血干細胞(Hemopoietic stem cells, HSC)有高度的自我更新和多向分化潛能,可以產(chǎn)生所有成熟的血細胞,如紅細胞、白細胞、血小板和淋巴細胞等,并且具有重建整個造血系統(tǒng)的潛能??筛鶕?jù)其來源將其分類為臍帶血造血干細胞、骨髓造血干細胞、外周血造血干細胞。在眾多研究和臨床應(yīng)用中,造血干細胞被廣泛用于治療急性白血病等血液系統(tǒng)疾病。由于其來源部位獲得不易,造血干細胞十分珍貴,所以其體外擴增既要保持自我更新能力的同時還要阻止其分化。
怎樣培養(yǎng)造血干細胞呢?近年來大量實驗表明,造血干細胞的培養(yǎng)和分化依賴細胞因子,促進造血干細胞增殖、生長和成熟。在造血干細胞培養(yǎng)過程中起主要作用的細胞因子有十余種,包括EPO、G-CSF、M-CSF和TPO等。它們通過與細胞表面的受體結(jié)合,激活多種信號通路,如JAK/STAT、PI3K/Akt、MAPK等,從而調(diào)控造血干細胞的生長、增殖和成熟。
造血干細胞生長分化所需的細胞因子的功能與作用通路主要如下:
干細胞因子(SCF)
干細胞因子(stemcellfactor,SCF)通過與錨定并表達于所有HSC表面的酪氨酸受體c-Kit結(jié)合而發(fā)揮作用,c-Kit表達缺陷將導(dǎo)致HSC擴增數(shù)量減少。SCF屬于酪氨酸激酶受體TKR家族,具有擴增原始造血細胞的協(xié)同作用,使細胞走出G0期開始擴增,抑制凋亡。
血小板生成素(TPO)
TPO是巨核細胞系特異性生長因子,屬于特異性作用細胞因子,可維持巨核細胞增殖、分化、成熟、分裂及形成有功能的血小板。在體外研究中TPO可以促進HSC增殖。
白細胞介素-3(IL-3)
IL-3稱為肥大細胞生長因子,是一個具有多效性的細胞因子,主要由激活的T淋巴細胞產(chǎn)生,能夠刺激多能HSC和不同譜系定向祖細胞的增殖與分化。IL-3還可激活細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)途徑和JNK途徑,誘導(dǎo)干細胞的生長、增殖與存活。
白細胞介素-6(IL-6)
IL-6是一種多向性細胞因子,通過調(diào)節(jié)免疫和炎癥反應(yīng),在防御中發(fā)揮重要作用。IL-6由T細胞、單核細胞、成纖維細胞、內(nèi)皮細胞和角質(zhì)形成細胞產(chǎn)生,具有多種生物學(xué)功能。它可以促進 B 細胞分化和抗體產(chǎn)生,協(xié)同IL-3在巨核細胞發(fā)育和血小板產(chǎn)生中發(fā)揮作用,調(diào)節(jié)骨代謝。
FLT3配體(FL)
FLT3配體是調(diào)節(jié)早期造血細胞增殖的生長因子。其與表達酪氨酸激酶受體FLT3的細胞結(jié)合。FLT3配體本身并不刺激早期造血細胞的增殖,而是與其他CSFs和白細胞介素協(xié)同誘導(dǎo)生長和分化。
Fms樣酪氨酸激酶3(FLT3)
CD34+CD38dim細胞高度表達FLT3,通過與其特異性酪氨酸激酶活性的受體(TKR)結(jié)合,向細胞內(nèi)傳遞信號。FL3作用于HSC/HPC,通過與在細胞表面的有TKR結(jié)合而發(fā)揮造血調(diào)控作用。
轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)
TGF-β、TGF-β1、β2和β3三種亞型通過同一受體發(fā)出信號,引起相似的生物學(xué)反應(yīng)。它們可以調(diào)節(jié)細胞增殖、生長、分化和運動,以及細胞外基質(zhì)的合成和沉積。TGF-β由骨髓基質(zhì)細胞產(chǎn)生,抑制早期HSC/HPC進入S期,使大多數(shù)HSC/HPC處于G0期。
巨噬細胞炎性蛋白-1β(MIP-1β)
MIP-1β與MIP-1α相伴而生,是MIP-1α的天然拮抗劑,可以解除MIP-1α對早期HSC/HPC的抑制作用,阻止HSC重新返回靜止?fàn)顟B(tài)。
p38
p38作為一個信號傳遞分子屬于絲裂原激活蛋白激酶(MAPK)家族的一員,在常氧條件下抑制HSC的體外擴增。
粒-巨噬細胞-集落刺激因子(GM-CSF)
GM-CSF是臨床上用于各種原因引起的白細胞或粒細胞減少癥的藥物。常被用做細胞動員劑,GM-CSF除能增加外周血造血干細胞的數(shù)量外,還有輔助心臟功能等作用。
粒細胞-集落刺激因子(G-CSF)
G-CSF的作用一般有抗原呈遞、增強巨噬細胞作用、促進造血干細胞增殖等。G-CSF是骨髓干細胞的強力動員劑,能刺激自體骨髓干細胞增殖,動員骨髓干細胞從骨髓到外周血。
促紅細胞生成素(EPO)
EPO是造血分化中的主要刺激因子,能促進造血干細胞向原始紅細胞分化、加速紅細胞的分裂增殖、促進血紅蛋白的合成,同時在紅細胞誘導(dǎo)分化研究中也發(fā)揮重要的作用。
以上就是怎樣培養(yǎng)造血干細胞的內(nèi)容,后續(xù)我們將會對造血干細胞的獲取,培養(yǎng)等具體操作進行詳細介紹,敬請期待吧!