在实验室培养干细胞可克服器官免疫排斥反应

德克萨斯大学西南医学中心研究人员的一项研究刚刚由细胞出版社在《细胞干细胞》杂志上发表，该研究或有助于开发更有前景的造血干细胞移植治疗策略。在实验室中对这些细胞进行约一周的预培养，或有助于克服成功移植面临的最大障碍之一：免疫排斥。

造血干细胞 (HSC) 是能够生成所有类型血细胞的细胞。造血细胞移植用于治疗白血病、淋巴瘤和其他癌症，以及自身免疫性疾病。

骨髓。这张光学显微照片展示了分化成血细胞的干细胞。白细胞体积大且呈紫色，红细胞呈浅色，血小板则是紫色的小颗粒。由于血细胞的寿命很短，它们在骨髓中不断生成。红细胞、血小板以及所有三种类型的白细胞（粒细胞、淋巴细胞和单核细胞）都来自同一个祖先细胞——多能干细胞。（图片：Astrid & Hanns-Frieder Michler/科学图片库，P234/0030）

然而，由于缺乏对造血干细胞与接受者免疫系统之间相互作用的了解，大大增加了干细胞研究和实用移植学发展的难度。移植的细胞很可能不会被宿主生物体接受，即新细胞会被其免疫系统排斥。同种异体移植的主要问题包括供体移植的植入率低，以及发生危及生命的移植物抗宿主病的风险高。移植纯化的同种异体造血干细胞可以降低后者的风险，但会导致植入率下降。

尽管科学家们已经了解了导致移植失败的部分原因，但仍有许多问题尚未解答。“解决这些问题将有助于理解造血干细胞和其他干细胞的免疫学，并将显著推进实际移植，”研究负责人张程博士说道。

张博士及其同事已经证明，人类和小鼠的造血干细胞（HSC）可以在实验室中成功培养，并用于移植。与此同时，研究人员观察到这些细胞表面表达的许多蛋白质发生了某些变化。科学家们感兴趣的是，这种“体外体验”是否也能改变HSC的功能特性，使其更适合移植。

移植学家对临床相关的同种异体移植尤其感兴趣，这种移植指的是基因不同的个体之间的移植，包括兄弟姐妹和无血缘关系的供体/受体对。张博士团队将新鲜分离和实验室培养的造血干细胞移植到小鼠体内，发现在实验室培养约一周的细胞干扰受体免疫系统的可能性显著降低。体外培养的小鼠造血干细胞成功穿过主要组织相容性复合体屏障，并在同种异体受体小鼠的骨髓中植入。经过八天的培养，同种异体移植的植入率提高了40倍。

研究人员决定更详细地研究这种影响背后的机制，并发现 HSC 数量的增加和培养诱导的细胞表面特定免疫系统抑制剂 CD274（B7-H1 或 PD-L1）表达的增加都导致了这种增加。

张博士总结道：“这项研究将为造血干细胞和其他干细胞的免疫学研究带来新的启示，并可能促成成功进行异基因移植的新策略的开发。能够在培养条件下扩增供体的人类造血干细胞，并将其移植到与供体基因差异较大的人群中，同时避免发生移植物抗宿主病，这将解决该领域的一个重大难题。”

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