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研究血细胞和免疫细胞的产生提供了新的视角

一个健康的成年人每秒大约制造200万个血细胞,其中99%是携带氧气的红细胞。另外1%是血小板和免疫系统中的各种白细胞。所有不同种类的成熟血细胞是如何从骨髓中相同的“造血”干细胞中提取出来的一直是研究的热点,但大多数研究都集中在1%的免疫细胞上。

“这有点奇怪,但因为红细胞是无核的,因此很难通过遗传标记跟踪,其生产已或多或少地忽略了大量的研究在过去的几十年里,“卡米拉Forsberg说,生物分子工程教授在加州大学圣塔克鲁兹分校巴斯金工程学院。

在《干细胞报告》3月21日发表的一项新研究中,弗斯伯格的实验室克服了技术上的障碍,对造血干细胞产生的血细胞进行了全面的统计。他们的发现对于理解贫血、免疫系统疾病和血癌(如白血病和淋巴瘤)等疾病具有重要意义。

弗斯伯格说:“我们试图了解血细胞和免疫细胞的平衡,这在许多疾病中都是错误的。”

造血干细胞生成成熟血细胞的过程涉及到多个祖细胞群,这些祖细胞在发育成完全成熟的细胞时,会逐渐向特定的“命运”发展。这条道路上的一个主要岔路口在“淋巴祖细胞”和“髓祖细胞”之间,前者产生白细胞,后者产生其他种类的白细胞,还有红细胞和血小板。骨髓中的大多数细胞属于髓系。

这项新研究的一个关键发现是,所有具有骨髓潜能的祖细胞产生的红细胞远远多于任何其他类型的细胞。这是令人惊讶的,因为许多以前的研究中,祖细胞是在细胞培养(“在体外”)中生长的,发现它们产生红细胞和血小板的能力有限。佛斯伯格说,这些结果现在看来是文化条件造成的。

她说:“很多这样的实验很难理解,因为我们知道我们的身体需要制造大量的红细胞和血小板。”“我们的研究结果表明,这些祖细胞保留了大量的红细胞潜能。事实上,我们认为红细胞生成是默认的途径。”

在第一作者Scott Boyer领导的实验中,他是Forsberg实验室的一名研究生,研究人员将不同的祖细胞群移植到小鼠体内,并追踪红细胞、血小板(血液的第二大成分)和免疫细胞的产生。博耶尔还能够移植单个祖细胞,然后识别它产生的血液和免疫细胞。

通过量化从移植的祖细胞中产生的成熟血细胞的数量,研究人员能够表明,除了淋巴祖细胞外,红细胞是所有祖细胞中最丰富的细胞类型。他们的发现导致了造血分化模型的发展,该模型将红细胞作为所有骨髓祖细胞的默认通路。

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