操控生物力学,挤压血干细胞改善移植效果

日期: 2019年03月26日


    

操控生物力学,挤压血干细胞改善移植效果

 

研究人员发现,暂时性的挤压,可以帮助造血干细胞从骨髓中溢出进入血液,但是细胞仍需保持坚硬且牢固,才能补充血液和免疫系统。这项基于动物的研究结果发表在3月14日的《Cell Stem Cell》杂志。

 

研究报告的通讯作者Cheng-Kui Qu博士说,细胞的可变性程度如何,它们有多硬或多软,这些对它们在骨髓中的造血干细胞角色保持都有很重要的作用,间接影响它们的长期再生能力。这项研究提供了对血液干细胞生物力学的改变如何改善某些血液疾病(如白血病)相关的见解。

 

作为癌症治疗策略的一部分,“骨髓移植”并不是从身体里抽骨髓。医生使用药物(G-CSF)鼓励造血干细胞离开骨髓进入血液,以提供更高产量。但是,大约三分之一的患者使用药物动员不足,Qu说,论文中的实验是一个“概念证明”,代表了一种可以补充传统策略的方法。

 

Qu还是埃默里大学医学院教授,亚特兰大儿童保健中心的儿科教授。论文的第一作者是Fang Ni博士后。

 

Qu团队正在研究一种酶,名叫Ptpn21,它在血液干细胞中高度表达,有助于重塑细胞内骨架的一部分。科学家培育出骨髓中不含Ptpn21的小鼠,这种小鼠的干细胞和早期祖细胞较少,此外,造血干细胞往往离它们的原生微环境更远(两倍远)。

 

 操控生物力学,挤压血干细胞改善移植效果

 

突变小鼠对化疗药物特别敏感,但也更容易从骨髓中被刺激出来进入血液。观察结果表明,细胞更具有变形能力,突变小鼠的血液干细胞更容易通过狭窄的毛孔挤压。

 

Qu教授与生物医学工程师Wilbur Lam和Todd Sulchek合作,他们都是研究细胞力学特性的专家。Ptpn21突变细胞确实更易蠕动,以至于科学家们能够精确地测量出来具体变量。

 

于是,Qu课题组决定进一步确定Ptpn21丢失如何影响细胞变形能力。他们发现,通过干扰另一种蛋白质Septin1的功能,可以使缺乏Ptpn21的细胞再次变硬。此外,他们还发现,用干扰细胞内骨架的药物“blebbistatin(布比他汀)”处理正常小鼠,也会导致造血干细胞进入血液。Qu教授警告说,blebbistatin这种药物也可能对小鼠有全身作用。

 

“我们的发现是,正常的造血干细胞比分化的血细胞更应,变形更小,”Qu说。“这有助于我们更好地了解与干细胞静止期丧失相关的血液疾病的发病机理。此外,我们的初步研究证明,细胞力学可用于改善目前用于干细胞治疗的动员方案。”

 

原文检索:Ptpn21 Controls Hematopoietic Stem Cell Homeostasis and Biomechanics

 

转载标题:操控生物力学,挤压血干细胞改善移植效果

 

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