Nature首次追踪到了干细胞移植后几十年的情况，揭开了50多年来的医学谜团

人工智能学家 · 公众号 · AI · 2024-10-31 17:00

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来源：生物通

一项关于移植干细胞在患者体内长期动态的新研究解释了年龄如何影响干细胞存活和免疫多样性，为使移植更安全、更成功提供了见解。

科学家们首次追踪到了干细胞移植后几十年的情况，揭开了50多年来一直是医学谜团的这一过程的神秘面纱。

这些见解可以为捐献者选择和移植成功的新策略铺平道路，有可能导致更安全、更有效的移植。

来自Wellcome Sanger研究所的研究人员和他们在苏黎世大学的合作者能够绘制移植后30年干细胞在受体体内的行为图，首次提供了对这些细胞长期动态的一瞥。

这项研究发表在10月30日的《自然》杂志上，由英国癌症研究中心提供了部分资助。它揭示了来自老年捐赠者的移植——这种移植通常不太成功，在移植过程中存活的重要干细胞减少了10倍。一些存活下来的细胞也失去了产生一系列血细胞的能力，而这些血细胞对强健的免疫系统至关重要。

全世界每年有超过一百万人被诊断患有血癌，包括白血病和淋巴瘤等癌症，这些癌症会使人的免疫系统无法正常工作。干细胞移植，也被称为骨髓移植，通常是患者唯一的治疗选择。该手术用来自捐赠者的健康干细胞替换患者受损的血细胞，然后重建患者的整个血液和免疫系统。仅在英国，每年就有超过2000人接受这一手术。

尽管移植手术已经进行了50多年，但关于移植如何起作用的许多基本问题仍未得到解答。虽然它们可以挽救生命，但结果差异很大，使许多患者在数年后面临并发症。众所周知，捐赠者的年龄会影响移植成功率，但直到现在，移植后细胞层面发生的情况一直是一个“黑匣子”。

在这项新研究中，来自惠康桑格研究所和苏黎世大学的研究人员使用先进的基因组测序技术，分析了移植后31年内10对供体-受体兄弟姐妹的血液样本。

通过分析供体和受体干细胞在整个生命过程中发生的突变，他们可以追踪有多少干细胞在移植过程中存活下来，并继续在患者体内产生新的血细胞——这在以前是不可能的。

研究小组发现，在年轻捐赠者的移植中——那些20多岁和30多岁的人，大约有3万个干细胞长期存活，相比之下，年龄较大的捐赠者只有1- 3000个。这种下降可能导致免疫力下降和复发风险增加，这可能解释了为什么年轻的献血者往往能带来更好的结果。

他们还发现，与匹配的供者相比，移植过程使受者的血液系统衰老了大约10-15年，这主要是由于干细胞多样性较低。

令人惊讶的是，尽管移植过程的压力很大，干细胞在快速分裂重建患者血液的过程中几乎没有获得新的基因突变。这挑战了先前关于移植过程中高突变率的假设。

该研究还发现了其他与捐赠者年龄无关的遗传因素，这些因素有助于某些干细胞在移植后茁壮成长。这一系列的遗传优势可能会导致更好的治疗方法的发展，使移植对更大范围的患者更安全、更有效。

这项研究的第一作者、威康桑格研究所的Michael Spencer Chapman博士说：“当你接受移植时，就像给你的血液系统一个新的开始，但这些干细胞到底发生了什么呢？到目前为止，我们只能引入细胞，然后监测血液计数，以寻找恢复的迹象。但在这项研究中，我们追踪了一个样本几十年来的变化，揭示了一些细胞群是如何消失的，而另一些细胞群是如何占主导地位的，随着时间的推移，这些细胞群塑造了病人的血液。能够如此详细地了解这一过程是令人兴奋的。”

这项研究的资深作者、苏黎世大学的Markus Manz博士说：“这项研究强调，年龄不仅仅是一个数字——它是移植成功的一个重要因素。尽管随着时间的推移，造血干细胞系统非常稳定，但年轻的供体通常提供更大、更多样化的干细胞，这可能对患者的长期康复至关重要。我们希望继续探索影响长期造血干细胞动力学的其他因素，以便微调供体选择和受体骨髓环境，以获得最佳的长期干细胞功能。”

这项研究的资深作者、维康桑格研究所的Peter Campbell博士说：“移植过程迫使血液和免疫细胞通过一种基因‘瓶颈’。我们的新方法使我们能够更密切地研究这种瓶颈现象。我们发现瓶颈为一些干细胞在受体的新环境中比其他干细胞更茁壮成长提供了多种不同的机会。我们相信，有可能找到导致某些干细胞比其他干细胞生长得更好的基因——从理论上讲，这些基因可以用来提高移植手术的成功率。”

参考文献

Clonal dynamics after allogeneic haematopoietic cell transplantation using genome-wide somatic mutations

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