十年前，Raquel Espin Palazon 发现，炎症信号通路必须开启，胚胎才能产生血液干细胞。她实验室的最新研究成果表明，在最初激活这些信号后，将其关闭具有潜在价值。

这项新研究由爱荷华州立大学遗传学、发育和细胞生物学助理教授埃斯平·帕拉松和克莱德·坎贝尔领导的团队开展，将有利于开发实验室培养、患者来源的血液干细胞。再生医学领域这一前景光明但尚在进行中的进展可能会消除对骨髓移植的需求，通过干细胞注射来治疗白血病、淋巴瘤和贫血等血液疾病。

时间是该研究的关键，该研究于 9 月 6 日发表在《自然通讯》上。Espin Palazon 的早期研究证实，NF-kB(一种经过深入研究的蛋白质网络，有助于引发炎症，炎症是我们身体用来抵抗感染、伤害和其他已知危险的一系列反应)在血液干细胞形成过程中至关重要。了解炎症信号出现的时间和原因将有助于复制这一过程。

“这对于实验室生产血液干细胞而言确实是一大进步。这些方案将更加精确和高效，”埃斯平·帕拉松说。

信号以波浪形式出现

干细胞是生物体生长、修复和更新的细胞，是每个新细胞的来源。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。人类每天产生的数千亿个新血细胞来自我们骨髓中专门的造血干细胞。造血干细胞的终生供应是在出生前在胚胎内产生的。

Espin Palazon 和 Campbell 的研究小组研究的是斑马鱼，这是医学研究中常见的研究对象，因为它们在基因上与人类相似，并且会在体外产下快速发育的卵子。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利用一条只短暂亮起的报告线实时跟踪斑马鱼胚胎中的 NF-kB 表达，发现炎症信号以两波形式激活。两次开启和关闭充当生物钟，协调将胚胎的一些血管细胞转化为血液干细胞的过程。

如果第一波干细胞增殖没有到来，细胞就无法为这种转变做好准备。如果第二波干细胞增殖没有到来，新产生的干细胞就不会脱离血管并迅速投入使用。在两波干细胞增殖之间，血液干细胞会诞生并适度增殖。但研究人员发现，如果第二波干细胞增殖延迟，它们就会继续增殖。

“通过操纵这种信号，我们可以创造大量的血液干细胞，”埃斯平帕拉松说。

“我差点从椅子上摔下来”

坎贝尔表示，研究人员并不认为抑制再激活阶段可以加速血液干细胞的产生。

“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。我冲着拉奎尔大喊：‘这是什么?’这是科学界最令人期待的时刻之一。只有几次，你会看到让你震惊的东西。我以为会看到大概八个干细胞，结果我看到了数百个，”坎贝尔说。

Espin Palazon 表示，找到一种可能增加产量的方法很有意思，因为现有的培养血液干细胞的方法只能产生很少的功能性细胞。这个过程包括对成熟细胞进行基因重编程，使其表现得像胚胎中大量存在的万能干细胞，然后利用这些诱导性多能干细胞来产生血液干细胞。还需要进一步研究，以弄清如何利用对炎症信号时间的更深入了解来改进在实验室中制造血液干细胞的方案。

“现在，一切都与这些信号的优化和整合有关，”坎贝尔说。

下一步

多年来，埃斯平·帕拉松和坎贝尔一直与费城儿童医院的研究人员合作，该医院对诱导性多能干细胞进行了广泛的研究。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过程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，但爱荷华州立大学的研究人员很快就能在爱荷华州立大学校园内的一个能够产生诱导性多能干细胞的新细胞培养实验室内研究这一过程。坎贝尔在费城医院花了一个月时间学习了相关规程，他说实验室应该会在年底前投入运行。

Espin Palazon 和 Campbell 表示，他们希望他们的最新研究方法和发现能够应用于其他类型干细胞、衰老过程和患者衍生的癌症免疫疗法的研究。科学家们将继续深入了解炎症信号在整个生命过程中的不同功能。

坎贝尔说：“炎症网络是生命的开始所必需的，它们通过抵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。”

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