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爱荷华州立大学的一个研究小组发现了炎症信号何时以及为何会影响胚胎中血液干细胞的形成，这将有助于开发实验室培养的、患者来源的干细胞输注来治疗血液疾病。再生医学的进步有望消除对骨髓移植的需求。
十年前，Raquel Espin Palazon发现炎症信号通路必须开启才能使胚胎产生血液干细胞。她实验室的最新工作显示，在这些信号最初激活后，保持它们被关闭的潜在价值。
爱荷华州立大学(Iowa State University)遗传学、发育和细胞生物学助理教授Espin Palazon和Clyde Campbell领导的团队进行的这项新研究，将有利于实验室培养的、患者来源的血液干细胞的开发。在再生医学方面，这一前景光明但仍在进展中的进展可能会消除对骨髓移植的需求，从而用干细胞注射治疗白血病、淋巴瘤和贫血等血液疾病。
研究结果发表在9月6日的《Nature Communications》杂志上，时间是关键。Espin Palazon的早期工作证实NF-kB——一种被充分研究的蛋白质网络，有助于引发炎症，机体用来对抗感染、损伤和其他感知危险的反应宿主——对血液干细胞的形成至关重要。了解炎症信号出现的时间和原因将有助于复制这一过程。
“这对于在实验室生产血液干细胞来说是一个巨大的进步。这些协议将更加精确和有效，”Espin Palazon说。
信号以波的形式出现
干细胞是生物体生长、修复和更新的方式，是每一个新细胞的来源。一些干细胞可以产生任何类型的细胞，而另一些干细胞则是专门的。人类每天产生的数以千亿计的新血细胞来自骨髓中的特化造血干细胞。一生的造血干细胞供应是在出生前在胚胎内创造的。
Espin Palazon和Campbell的研究小组以斑马鱼为研究对象，斑马鱼是医学研究的常见对象，因为它们在基因上与人类相似，在体外产卵发育迅速。通过插入产生荧光的报告基因，科学家可以使选定类型的蛋白质和基因表达明显发光。爱荷华州立大学领导的研究小组用只短暂亮起的报告线跟踪斑马鱼胚胎中NF-kB的实时表达，发现炎症信号以两波激活。开启和关闭两次就像生物钟一样，协调胚胎的一些血管细胞转化为血液干细胞的过程。
如果第一波没有到达，细胞就没有做好过渡的准备。如果第二波没有到达，新生成的干细胞就不会从血管中分离出来，并迅速投入使用。在这两波之间，造血干细胞诞生并适度增殖。但研究人员发现，如果第二波浪潮被推迟，它们就会继续增殖。
Espin Palazon说:“通过控制这种信号，我们可以制造出大量的血液干细胞。”
“我差点从椅子上摔下来。”
研究人员并没有倾向于抑制再激活阶段可以加速造血干细胞的产生。
“我是第一个通过显微镜看到它的人，我差点从椅子上摔下来。我对Clyde 喊道:‘这是什么?’这是你喜欢的科学时刻之一。总有那么几次，你会看到一些让你震惊的东西。我原以为能看到8个干细胞，结果却看到了数百个。”
Espin Palazon说，寻找一种可能提高产量的方法是很有趣的，因为现有的培养血液干细胞的方法产生的功能细胞很少。这一过程包括对成熟细胞进行基因重组，使其表现得像胚胎中丰富的万能干细胞，然后利用这些诱导多能干细胞产生血液干细胞。需要进一步的研究来弄清楚如何更深入地了解炎症信号时间，以改进在实验室中制造血液干细胞的方案。
Campbell说:“现在，关键是优化和整合这些信号。”
接下来是什么
多年来，Espin Palazon和Campbell一直与费城儿童医院的研究人员合作，该医院在诱导多能干细胞方面做了大量工作。那里的研究人员证实，NF-kB信号在实验室生产人类血液干细胞的努力中具有相似的时间模式和效果。
虽然他们将继续与医院合作，但ISU的研究人员很快就能在内部研究这一过程。美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)为这项新发表的研究提供了200万美元、为期5年的资助，并在爱荷华州立大学校园里建立了一个能够产生诱导多能干细胞的细胞培养实验室。Campbell花了一个月的时间在费城医院学习这些协议，他说实验室应该在今年年底之前建立并运行。
Espin Palazon和Campbell说，他们希望他们最新工作的方法和发现将转化为其他类型干细胞的研究，衰老过程和患者衍生的免疫疗法来治疗癌症。科学家们继续了解生命中炎症信号的不同功能。
Campbell说:“炎症网络是生命开始所必需的，它们通过对抗感染和病毒来维持我们的生命，最终可能导致我们的死亡。”
p65 signaling dynamics drive the developmental progression of hematopoietic stem and progenitor cells through cell cycle regulation
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