研究人員打開幹細胞移植的”黑盒子” 困擾50年之謎迎刃而解
科學家首次追蹤了幹細胞移植數十年後的長期命運，揭開了50多年來一直是個謎的醫療程序的神秘面紗。這些發現可為選擇捐贈者和移植成功的新策略鋪平道路，可能帶來更安全、更有效的移植。關於移植幹細胞在體內長期行為的最新研究揭示了老化如何影響幹細胞存活和免疫多樣性，為提高移植的安全性和成功率提供了啟示。
科學家首次繪製了幹細胞在移植後數十年的表現圖，揭示了捐贈者年齡對移植成功的影響。 這項開創性的研究揭示，年輕的捐贈者提供的幹細胞更持久，有可能為血癌患者帶來更安全、更有效的治療。
來自韋爾科姆-桑格研究所（Wellcome Sanger Institute）的研究人員和他們在蘇黎世大學（University of Zurich）的合作者能夠繪製移植後三十年內受者體內幹細胞的行為圖，首次讓人們一窺這些細胞的長期動態。
這項研究發表在《自然》（Nature）上，由英國癌症研究中心（Cancer Research UK）提供部分資助。研究結果表明，年長捐贈者的移植往往不太成功，在移植過程中存活下來的重要幹細胞少十倍。 一些存活下來的細胞也失去了產生一系列對強大免疫系統至關重要的血球的能力。
全世界每年有100 多萬人被診斷出罹患血癌，包括白血病和淋巴瘤等癌症，這些癌症會使人的免疫系統無法正常運作。 幹細胞移植（又稱骨髓移植）通常是患者唯一的治療選擇。 此手術以來自捐贈者的健康幹細胞取代患者受損的血球，然後重建患者的整個血液和免疫系統。 光是在英國，每年就有2000多人接受這種手術。
儘管移植手術已經開展了50 多年，但有關移植如何發揮作用的許多基本問題仍未得到解答。 雖然移植手術可以挽救生命，但結果卻千差萬別，許多患者在多年後還會面臨併發症。 眾所周知，捐贈者的年齡會影響移植的成功率，但移植後在細胞層面發生了什麼一直是個”黑盒子”，直到現在才揭開謎底。
在這項新研究中，威康-桑格研究所（Wellcome Sanger Institute）和蘇黎世大學的研究人員利用先進的基因組定序技術，分析了十對捐贈者和受者兄弟姐妹移植後長達31年的血液樣本。
透過分析捐贈者和受體幹細胞一生中發生的突變，他們可以追蹤有多少幹細胞在移植過程中存活下來，並繼續在患者體內產生新的血球–這在以前是不可能實現的。
研究團隊發現，在年輕捐贈者（20多歲和30多歲）的移植中，約有3萬個幹細胞長期存活，而年長捐贈者只有1-3萬個。 這一下降可能導致免疫力下降和復發風險升高，這可能解釋了為什麼年輕的捐贈者往往能獲得更好的結果。
他們還發現，與配對的捐贈者相比，移植過程會使受者的血液系統老化約10-15年，這主要是由於幹細胞多樣性較低。
令人驚訝的是，儘管移植過程壓力巨大，但幹細胞在快速分裂重建患者血液的過程中，幾乎沒有獲得新的基因突變。 這挑戰了先前關於移植過程中基因突變率高的假設。
研究也發現了其他遺傳因素，無論捐贈者的年齡如何，都有助於某些幹細胞在移植後茁壯成長。 這一系列遺傳優勢可促進開發更好的治療方法，使移植對更多患者更安全、更有效。
這項研究的第一作者、威康桑格研究所邁克爾-斯賓塞-查普曼（Michael Spencer Chapman）博士說：”當接受移植時，就像給你的血液系統一個全新的開始，但這些幹細胞究竟會發生什麼事？細胞群是如何消失的，而另一些細胞群又是如何佔據主導地位，從而隨著時間的推移塑造病人的血液。
這項研究的資深作者、蘇黎世大學的Markus Manz 博士說：「這項研究強調，年齡不僅僅是一個數字，它還是影響移植成功的重要因素。雖然造血幹細胞系統隨著時間的推移具有驚人的穩定性，但年輕的捐贈者通常能提供更多、更多樣化的幹細胞，這可能對患者的長期康復至關重要。和受者骨髓環境進行微調，使幹細胞長期發揮最佳功能。
這項研究的資深作者、威康桑格研究所的彼得-坎貝爾博士說：”移植過程迫使血液和免疫細胞通過一種基因’瓶頸’。我們的新方法使我們能夠更仔細地研究這種瓶頸現象。 –理論上可以利用這些基因來提高移植手術的成功率。
編譯自/ ScitechDaily