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彩虹色血液干细胞为癌症 血液疾病带来新的亮点

2019-01-10 10:14:33 • 来源：

波士顿儿童医院干细胞研究计划的研究人员报告说，一种新的颜色编码工具使科学家能够更好地追踪活血干细胞，这是了解血液疾病和白血病等癌症的关键部分。在自然细胞生物学中，他们描述了他们的工具在斑马鱼中的使用，以跟踪鱼类出生时的血液干细胞，这些细胞自身产生的克隆(拷贝)以及它们产生的特化血细胞类型(红细胞，白色)细胞和血小板)。干细胞研究计划主任，该论文的资深作者Leonard Zon认为，该工具对血液学和癌症医学有很多影响，因为斑马鱼与人类遗传上的惊人相似。

彩虹色血液干细胞为癌症 血液疾病带来新的亮点

人们天生就有一定数量的血液干细胞，并且终生依赖它们。当原始血液干细胞的突变体克隆开始占主导地位时，认为出现各种血液病症和癌症。但随着时间的推移血液干细胞实际发生的事情很难确定。“确定干细胞克隆如何扩展，使一个克隆占优势的原因，以及为什么这会使你容易患上癌症和血液病，这是非常有意义的，”Zon说。

彩虹的所有颜色

Zon，加州大学圣地亚哥分校的David Traver博士，波士顿儿童及其他同事的第一作者Jonathan Henninger，使用了一种名为Zebrabow的特殊斑马鱼，它具有分散的红蓝基因荧光蛋白的多个基因拷贝通过它的基因组。通过激活某些酶，该团队以不同的方式和不同的数量切割红蓝绿组件。理论上，该技术基于细胞的每种荧光蛋白的总比例产生约80种不同的颜色 - 每种颜色代表不同的克隆或各种血液干细胞。

“它就像一台RGB电视机，红色，蓝色和绿色为您提供全方位的色彩，”Zon解释道。“在我们的系统中，酶切出不同的部分 - 例如，蓝色或蓝色 - 因此干细胞会产生不同的颜色。这样，我们就能够标记出生的每个干细胞不同的颜色，然后通过发展跟踪颜色，看看成年鱼中有多少种颜色的干细胞。“

其他科学家开发了基于遗传“条形码”的跟踪系统。但这些需要解剖细胞，因此无法分析活的，循环的细胞群。

“因为我们的系统是基于颜色的，所以我们不必破坏细胞来分析它们的克隆性，”Zon Lab的博士候选人Henninger补充道。“相反，我们可以借助计算工具通过颜色隔离细胞，然后看看它们的扩展涉及哪些遗传因素。”

了解血液病，癌症和骨髓移植

正常的血液系统倾向于具有多种克隆干细胞类型 - 所有细胞在遗传上相同但具有影响基因表达的不同表观遗传变化。能够追踪不同克隆人群的发展方式对医学有很多影响。

例如，白血病和骨髓增生异常疾病(其中某些种类的血细胞未被制造或未成熟)被认为是由原始干细胞的克隆产生的，这种原始干细胞大量繁殖并开始复制。

但到目前为止，这一点很难分析，因为没有人知道我们开始使用多少血液干细胞。根据斑马鱼数据，Henninger和Zon估计血液干细胞在形成时占所有血细胞祖细胞的20%。

这提供了一个探索的起点，例如，为什么以及如何随着人们年龄的增长，特定血液干细胞克隆可能开始扩大，白血病的风险，或癌症化疗有时如何转化肿瘤细胞。

“在肿瘤内，你可以获得对化疗具有抗性的细胞克隆，这就是杀死人的因素，”Zon解释说。“问题是，'是什么让克隆起飞并开始表现得与其他不同?克隆多样性如何受到监管?'”

同样，这些知识也可以帮助改善各种儿童和成人疾病的骨髓移植。“当你进行骨髓移植时，只有某些干细胞克隆需要，”Zon解释说。“这很重要，因为基于有限数量的细胞，这些克隆正在推动整个血液系统的发展。”

为了测试这一点，该团队照射了Zebrabow鱼，破坏了他们的血细胞，然后观察他们的血液系统恢复，使用他们的颜色编码系统。“我们看到少数克隆占优势，”Zon说。“这表明有一些'好' 细胞可以帮助人们恢复健康的血液系统。”

Zon和他的团队现在急于把人类中发生突变的基因克隆到Zebrabow鱼中，这些基因会导致白血病。Zon希望这些实验能够揭示优势克隆是如何扩展的，最终会变成癌细胞。

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