Nature：為何我們的造血干細(xì)胞存在于骨髓中？免受紫外線(xiàn)傷害是關(guān)鍵！

來(lái)源：作者：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2018-06-19 09:13:00【大中小】

在人類(lèi)和其他哺乳動(dòng)物中，產(chǎn)生所有血細(xì)胞的造血干細(xì)胞位于骨髓中。但在魚(yú)類(lèi)中，造血干細(xì)胞存在于腎臟中。在20世紀(jì)70年代后期，生物學(xué)家們首次意識(shí)到血液在身體的特定部位---造血干細(xì)胞壁龕（blood stem cell niche）---中產(chǎn)生。從那時(shí)起，他們就一直想知道為何不同的生物在不同的部位中執(zhí)行這種功能。

圖片來(lái)自F. Kapp et al./Nature 2018。

四十年后，來(lái)自美國(guó)哈佛大學(xué)干細(xì)胞與再生生物學(xué)系、波士頓兒童醫(yī)院干細(xì)胞項(xiàng)目和哈佛干細(xì)胞研究所的研究人員在一項(xiàng)新的研究中發(fā)現(xiàn)了一條有價(jià)值的線(xiàn)索：這種造血干細(xì)胞壁龕經(jīng)進(jìn)化后保護(hù)造血干細(xì)胞免受陽(yáng)光中有害紫外線(xiàn)（UV）的傷害。這種對(duì)造血干細(xì)胞壁龕的新認(rèn)識(shí)將有助人們?cè)鰪?qiáng)造血干細(xì)胞移植的安全性。相關(guān)研究結(jié)果于2018年6月13日在線(xiàn)發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Protection from UV light is an evolutionarily conserved feature of the haematopoietic niche”。

腎臟之上的遮陽(yáng)傘

這項(xiàng)研究的靈感來(lái)自對(duì)斑馬魚(yú)的偶然觀(guān)察，斑馬魚(yú)是許多實(shí)驗(yàn)室使用的一種動(dòng)物模型。

論文第一作者、哈佛大學(xué)干細(xì)胞與再生生物學(xué)系研究員（如今在德國(guó)弗萊堡大學(xué)醫(yī)學(xué)中心兒科任職）Friedrich Kapp博士說(shuō)，“我正試圖在顯微鏡下觀(guān)察造血干細(xì)胞，但腎臟上方的一層黑色素細(xì)胞阻擋我的觀(guān)察。”黑色素細(xì)胞是產(chǎn)生黑色素的細(xì)胞，黑色素是一種決定著人體皮膚顏色的色素。

Kapp說(shuō)，“位于腎臟上方的黑色素細(xì)胞的形狀讓我想起了遮陽(yáng)傘，因此我想知道它們是否保護(hù)造血干細(xì)胞免受紫外線(xiàn)的傷害。”

因此，Kapp讓正常的斑馬魚(yú)和缺乏黑色素細(xì)胞的斑馬魚(yú)突變體接受紫外線(xiàn)照射。果然，在斑馬魚(yú)突變體中，造血干細(xì)胞的數(shù)量減少了。此外，當(dāng)讓正常的斑馬魚(yú)上下顛倒并讓它們接受紫外線(xiàn)照射時(shí)，它們也會(huì)丟失造血干細(xì)胞。這就證實(shí)這種黑色素細(xì)胞傘保護(hù)腎臟不受其上方的紫外線(xiàn)傷害。

從水中到陸地

在證實(shí)黑色素細(xì)胞保護(hù)造血干細(xì)胞免受紫外線(xiàn)傷害之后，這些研究人員搜索了進(jìn)化“生命之樹(shù)”以發(fā)現(xiàn)相似之處。他們發(fā)現(xiàn)黑色素細(xì)胞早已長(zhǎng)期地包圍著造血干細(xì)胞壁龕---即便在大約5億年前從脊椎動(dòng)物家族樹(shù)中分歧出來(lái)的魚(yú)類(lèi)中，也是如此。

通過(guò)研究近期的到陸地動(dòng)物的進(jìn)化，這些研究人員著重關(guān)注一類(lèi)毒箭蛙。當(dāng)毒箭蛙的蝌蚪長(zhǎng)出腿時(shí)，造血干細(xì)胞從黑色素細(xì)胞覆蓋的腎臟轉(zhuǎn)移到骨髓中。他們注意到在所有的發(fā)育階段，毒箭蛙的造血干細(xì)胞壁龕都受到保護(hù)而不會(huì)遭受紫外線(xiàn)傷害。

理解造血干細(xì)胞壁龕

論文通信作者、哈佛大學(xué)干細(xì)胞與再生生物學(xué)系教授Leonard Zon博士說(shuō)，“如今我們有證據(jù)表明陽(yáng)光是造血干細(xì)胞壁龕的一種進(jìn)化驅(qū)動(dòng)力。”

Zon將繼續(xù)通過(guò)確定調(diào)控黑色素細(xì)胞和造血干細(xì)胞之間相互作用的生物信號(hào)通路來(lái)研究造血干細(xì)胞壁龕。

更好地理解造血干細(xì)胞壁龕對(duì)造血干細(xì)胞移植是很重要的，這是因?yàn)闉橐浦驳脑煅杉?xì)胞在體內(nèi)尋找新的安全家園是至關(guān)重要的。

Zon說(shuō)，“作為一名血液病和腫瘤科醫(yī)生，我對(duì)血液疾病和癌癥患者進(jìn)行治療。一旦我們更好地了解造血干細(xì)胞壁龕，我們就能夠讓造血干細(xì)胞移植變得更加安全。”

參考資料：

Friedrich G. Kapp, Julie R. Perlin, Elliott J. Hagedorn et al. Protection from UV light is an evolutionarily conserved feature of the haematopoietic niche. Nature, Published online: 13 June 2018, doi:doi:10.1038/s41586-018-0213-0