实验室培养的干细胞预示着移植与衰老研究

众所周知，造血干细胞——血细胞的前体——很难在培养皿中生长，而培养皿是基础研究的关键工具。加州大学圣地亚哥分校医学院的科学家们已经确定了潜在的问题，并开发了一种保持培养细胞健康的方法。他们说，这些发现对于寻求干细胞移植的患者来说是个好消息——并且可能暗示着一种抵御衰老的新方法。

研究结果将发表在 2021 年 8 月 12 日的Cell Stem Cell在线期刊上。

在骨髓移植中，造血干细胞被静脉注入，以重建骨髓或免疫系统受损患者的血液生产。该程序用于治疗白血病、淋巴瘤、再生障碍性贫血和免疫缺陷疾病等疾病。然而，供体干细胞并不总是可供需要它们的患者使用。

“即使对于接受干细胞治疗的患者来说，移植更多的细胞也会减少并发症并增加总体成功的机会，”加州大学圣地亚哥医学院医学助理教授、资深作者罗伯特·西格纳博士说。

当其他研究人员试图通过在培养皿中重建骨髓环境来培养造血干细胞时，Signer 的团队转而询问是什么内部机制使细胞开始不健康，他们能否直接纠正这一过程?

主要作者、研究期间 Signer 实验室的博士后 Miriama Kruta 博士及其同事发现，在培养皿的外来环境中，干细胞开始产生过多的蛋白质，从而造成极度压力。压力状态会激活热休克反应，这是一种由热休克因子 1 (HSF1) 调节的高度保守的减压途径。研究人员确定了两种不同的小分子，它们可以超激活HSF1基因。通过将这些添加到培养物中，热休克途径的增强活性有助于重新平衡细胞的平衡状态或体内平衡。

“现在，我们可以在很长一段时间内在培养物中保存高质量的干细胞，”Signer 说。“我们希望提高的质量能够改善临床结果。”

在小鼠和人类造血干细胞中均显示出通过增强的HSF1激活恢复蛋白质稳态。Signer 说，下一步是测试这些小分子如何影响移植系统中人类干细胞的结果。

研究人员发现热休克通路不仅在培养皿中很重要，它还可以在衰老过程中保持干细胞在其天然骨髓中的健康。虽然HSF1在年轻人的干细胞中不活跃，但它在中年人和老年人中被开启。

“HSF1在衰老过程中被激活以保持干细胞健康，”Signer 说。“蛋白质损伤会在衰老过程中损害干细胞，并且可能会破坏老年人的血液和免疫细胞的产生。”Signer 表示，超级激活的HSF1可能最终用于改善衰老过程中的干细胞和组织功能，以预防血液疾病并提高老年人的免疫力。

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