美國時間19日，格拉斯哥大學(University of Glasgow)科學家宣布，開發出首個可用來在體外培養長周期造血幹細胞(long-term hematopoietic stem cell, LT-HSC)的生物工程模型，未來可作為測試血液疾病新藥或新檢測法的模型，改善動物模型對藥物療效預測不佳的難題。該研究發表在《Nature Communications》。
 
造血幹細胞(HSC)是一種具有自我更新和多向分化潛能的細胞，可分為短周期造血幹細胞與長周期造血幹細胞兩類型，LT-HSC相對更具有自我更新能力，也因此，LT-HSC可在血癌治療後，透過幹細胞移植來補充血球細胞，但是量少、培養困難是一大挑戰。
 
研究人員經常使用非人類的動物模型來測試影響血球生成和治療血液疾病的藥物，但是目前使用的動物模型對藥物預測的效果不佳，例如mRNA藥物和具有人類特異性的小分子藥物。因此研究人員著手研究模擬人類骨髓微環境，來培養LT-HSC。
 
研究人員在體外以果凍狀凝膠的形式培養LT-HSC，首次證實了體外培養LT-HSC的可行性。
 
研究人員運用I型膠原蛋白(collagen I )水凝膠建構模型，重現LT-HSC的細胞外基質組織，以增加周邊血管基質細胞(perivascular stromal cells, PerSCs)中巢蛋白(Nestin)的表現量，而巢蛋白具有細胞保護作用，並可透過調節代謝影響周邊血管基質細胞中HIF-1α的表現。
 
當CD34+的造血幹細胞與含有表現nestin/HIF-1α的周邊血管基質細胞生物工程微環境結合時，LT-HSC的數量在沒有補充額外培養基下保持正常的自我更新能力。
 
同時，科學家也證實，可對凝膠中的LT-HSC進行基因編輯，未來可作為測試血液疾病新藥或新檢測法的模型，來改善動物模型對藥物療效預測不佳的難題。
 
格拉斯哥大學研究員Hannah Donnelly表示，眾所周知，LT-HSC很難在體外培養，但卻具有很高的臨床價值。我們透過生物工程技術，首次開發出模擬骨髓環境的凝膠，成功在體外培養LT-HSC。
 
參考資料：https://medicalxpress.com/news/2024-07-scientists-bone-marrow-human-stem.html
論文：https://doi.org/10.1038/s41467-024-50054-0

(編譯/李林璦)