利用干细胞生产血小板的研究进展

抗体圈 · 公众号 · · 2021-05-14 12:07

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各种类型的干细胞都可能产生血小板，每种干细胞在可扩展性、血小板功能和其他方面都有特定的优势和劣势。因此，在血小板生产过程中必须考虑到这些。造血干细胞（HSCs）是一个著名的传统干细胞来源。然而，由于其数量有限，它们并没有被广泛使用。已经证明，诱导多能干细胞（iPSCs）、人类胚胎干细胞（hESCs）和其他干细胞来源，可以克服造血干细胞的缺点，从而为大规模的血小板生产提供一种新的方法（见下表）。

因此，来自东南大学医学院附属中大医院血液肿瘤科和南京大学医学院输血科的科研人员就这些类型的细胞做了介绍。

造血干细胞，也被称为CD34+细胞，是生成血小板最简单的干细胞来源。目前，造血干细胞主要来自BM、脐带血（UCB）和外周血。与其他两种类型的细胞相比，UCB来源的造血干细胞通常具有更高的增殖能力。然而，以前的一项研究表明，UCB衍生的CD34+细胞很难完全成熟，在血小板生成素（TPO）诱导一周后，从UCB诱导出的MKs有<10%被确定为多倍体。目前UCB的可用性也很有限。
iPSCs是通过人工诱导非plurip-otent细胞表达特定基因而产生的。由于造血干细胞的可用性有限，对iPSCs的进一步研究已经展开。在过去几年中，iPSCs在生物医学研究中显示出巨大的潜力。
hESCs是原始的多能干细胞，来源于人类囊胚的内细胞团。它们可以在体外无限期地增殖，为大规模生产血小板提供理想的无限来源。随着时间的推移，已经开发了几种将hESCs分化为MKs的方法。
脂肪组织衍生的基质细胞（ASCs）。随着进一步的研究，更多生产血小板的策略已被设计用于临床。ASCs是体外生产血小板的一个有吸引力的选择。由于ASCs含有某些对MK分化和血小板生产不可缺少的基本基因，它们可以在没有基因转移的情况下进行分化

巨核细胞形成过程中的基因调控

MKs被认为是血小板的祖先。多种外在和内在的信号通路参与巨核细胞的形成，但这一过程最终是在转录因子的控制下进行的，包括GATA结合蛋白1（GATA-1）、GATA-1的朋友（FOG-1）、朋友白血病病毒整合1（FLI1）和RUNT相关转录因子1（RUNX1）。

FLI1是一个E26转化特异性原癌基因域转录因子。一些研究表明，FLI1在巨核细胞生成中起着重要作用，是巨核细胞生成的一个关键调节器，与GATA-1共同作用。

转录因子RUNX1在MK的发展中起着关键作用。例如在UT-7/GM细胞中耗尽RUNX1导致MK标志物的过度表达；然而，细胞增殖同时减少。

TribblesPseudokinase 3基因（TRIB3）编码一种多角体蛋白，进一步研究发现它参与了细胞分化的调节。在初级造血细胞培养中，TRIB3沉默增强了MK分化。相比之下，TRIB3的过度表达减少了MK的分化。

C3G，也被称为RAPGEF1，是Rap1 GTP酶的激活剂。它参与了血小板的激活和其他一些重要的生物过程。

促进血小板的产生

血小板生产的微环境。BM微环境的尺寸、硬度、基质成分和其他条件准确地调解了环境因素对血小板产生的影响。三维环境扩大了MKs与周围环境的接触面积。血小板的产生可能通过血小板与微环境的相互作用来促进血小板的产生。

对离子通道敏感的瞬时受体电位阳离子通道亚家族V成员4可以触发钙的流入、β1整合素的激活和内化以及人类Akt的磷酸化，以促进血小板的产生；这个过程只发生在MKs粘附在较软而不是较硬的基质上。实验证明，赖氨酸氧化酶（LOX）可以通过胶原交联来调节BM基质的硬度。因此，适当的条件，包括增加LOX水平和较软的基质，有利于血小板的产生。在血细胞在循环中释放之前，祖细胞和血管之间的相互作用是至关重要的。为了模拟血管网络，建造了一个包含多通道冻干丝海绵的定制perfu- sion室，它有效地增加了血小板的生产。

血小板生产的不同诱导因素。最广泛用于促进血小板生产的因素包括白细胞介素-3（IL-3）、IL-6、IL-9、IL-11和TPO。

IL-3、IL-6、IL-9和IL-11间接影响TPO诱导的MK生产。体外实验表明，加入上述的混合细胞因子可以刺激血小板的产生。IL-3和TPO在促进MK分化方面有协同作用。在炎症状态下，IL-6通过增加TPO的水平促进血小板的形成。在MK分化的早期阶段，干细胞因子在促进细胞增殖方面也起着重要作用。

TPO是血小板生成的一个主要调节因子，主要由血清中的肝细胞产生。TPO与Mpl结合，调节造血干细胞和MK的分化、发育、维持和增殖。当血小板数量减少时，血浆中的游离TPO水平增加，刺激BM中的造血祖细胞分化为MK系以产生更多的血小板

罗米布司汀是一种合成多肽，通过与MKs上的TPO-R结合，激活下行信号并刺激血小板生成。一项关于romiplostim治疗化疗引起的血小板减少的多中心研究在实体瘤和血液恶性肿瘤中进行；结果表明71%的病人对romiplostim有反应，每周给药被认为优于周期内给药。对五项临床试验的分析证明，romiplostim自我给药可以达到95%的反应，而且没有不良反应。

结论

最后作者认为：利用干细胞生产血小板方面，已经取得了重大进展，这一领域正在稳步发展。不同的干细胞来源显示出特定的特征，因此可以根据各种要求选择最合适的来源。对基因调控、生产微环境条件和诱导因素的相关研究可能有助于提供更多的洞察力。在血小板生产方面必须取得进一步的进展，以满足临床要求。更容易获得的干细胞来源、大规模的体外血小板生产、更有效的诱导因子和其他各种问题仍未得到解决。然而，尽管有这些挑战，不断的突破和发展可能会克服这些障碍，实现最终目标，这将有望延长更多需要输血小板的患者的寿命。

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