2012年10月31日 電 /生物谷BIOON/ --伊利諾依大學(xué)王霏教授和他的同事李棟（生物谷專訪李棟博士）等人建立了一個新的方法來研究造血干細(xì)胞向成熟白細(xì)胞分化,，而后者對于機(jī)體防御外界感染或者損傷的免疫系統(tǒng)非常重要,。這個技術(shù)為我們提供了一個新的視覺來研究髓系細(xì)胞分化的分子機(jī)制，有助于我們對于髓系細(xì)胞疾病如白血病的認(rèn)識和處理,。該項成果發(fā)表于10 月18 日的BLOOD上,。
髓系干細(xì)胞一般來自于骨髓，會終末分化為白細(xì)胞,，比如中性粒細(xì)胞等,。如果在這個分化過程中發(fā)生障礙，就會導(dǎo)致血液疾病,，比如白血病等,。通常情況下，從事髓系細(xì)胞分化的研究人員在研究髓系分化時,，會直接從動物身上取材,，或者將白血病腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)化到其早期的髓系干細(xì)胞狀態(tài)。因為原始髓系細(xì)胞難于方便取材,、持續(xù)培養(yǎng)和后期研究操作,，而腫瘤來源的細(xì)胞又往往具有基因突變，這些使得研究具有一些不確定性,。上述研究系統(tǒng)的一些不足,，促使王教授以及其同事去尋找一種更好方法來研究髓系細(xì)胞分化的機(jī)制。
王教授以及其同事開始以老鼠胚胎干細(xì)胞為工具來研究髓系細(xì)胞分化,。"以胚胎干細(xì)胞來研究血液細(xì)胞的分化,，是一個非常好的模型,。"李棟博士說："但是目前的研究現(xiàn)狀表明，就以相對比較容易操作的老鼠胚胎干細(xì)胞為例,，這也是一個比較耗時（最快也要2-3周時間）,，昂貴（因為在誘導(dǎo)分化的不同階段，需要添加多種外源細(xì)胞因子）的試驗過程,，而且最后得到成熟白細(xì)胞的產(chǎn)量還很低,，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足對于分化機(jī)制研究的細(xì)胞量的要求。" 為此,，李棟和研究組人員開始把老鼠胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)分化為髓系造血干細(xì)胞,，他們在這些髓系造血干細(xì)胞中表達(dá)一種外源性蛋白HOXB8, （后者已經(jīng)被用于永生化髓系干細(xì)胞，而且這種外源性蛋白是可以人為調(diào)控的）從而使這些細(xì)胞得以永生化,。這些細(xì)胞增殖迅速,，幾天之內(nèi)就可以獲得所需細(xì)胞量，分化時間短,，只要終止HOXB8表達(dá)的同時,，使用微量的G-CSF（一種誘導(dǎo)白細(xì)胞分化的細(xì)胞因子）刺激，一般只要4-6天就可以得到大量成熟的中性粒細(xì)胞,。
"這確實簡化了整個系統(tǒng)：第一,，我們不再需要從動物或者人體取材了；第二,，我們永生化這些細(xì)胞后,，培養(yǎng)操作簡單，而且細(xì)胞保持了遺傳學(xué)的穩(wěn)定,。"王教授說道。
大家知道蛋白激酶對于細(xì)胞增殖,、細(xì)胞分化,、免疫反應(yīng)非常重要。研究者設(shè)計了一定數(shù)量的蛋白激酶抑制劑篩查試驗,，試圖通過利用蛋白激酶抑制劑處理他們永生化的細(xì)胞,，來找出一些在髓系細(xì)胞分化中起作用的潛在因子，并在此基礎(chǔ)上來研究髓系細(xì)胞分化的機(jī)制,，以此證明他們這個方法的有效性和實用性,。
通過篩查，發(fā)現(xiàn)mTOR 的抑制劑會影響髓系細(xì)胞的分化,，表明它是分化過程中的一個關(guān)鍵因子,。進(jìn)一步的實驗表明mTOR 對于髓系細(xì)胞的分化非常重要。王教授說,，"這是首次揭示這個分子在髓系分化中起重要作用,，同時也證明該新技術(shù)對于將來研究正常或者異常髓系細(xì)胞分化都是非常有用的工具。""利用這個系統(tǒng),，我們可以通過對細(xì)胞進(jìn)行一些遺傳特性改變,，來分析正常髓系細(xì)胞的分化進(jìn)程，以及發(fā)現(xiàn)一些異常改變而導(dǎo)致疾病,，比白血病等,。人們可以利用這個平臺來進(jìn)行大規(guī)模的藥物篩查，發(fā)現(xiàn)一些潛在的促進(jìn)髓系分化,、減緩或者阻止髓系疾病的發(fā)生的藥物等,。"（生物谷Bioon.com）
DOI:10.1182/blood-2012-03-414979
PMC:
PMID:
Identification of key regulatory pathways of myeloid differentiation using an mESC-based karyotypically normal cell model
Dong Li1, Hong Yang1, Hong Nan1, Peng Liu2, Sulei Pang2,Qian Zhao3, Rotem Karni4, Mark P. Kamps5, Yuanfu Xu2, Jiaxi Zhou2,Therese Wiedmer6, Peter J. Sims6, and Fei Wang1,*
Understanding the process of myeloid differentiation offers important insights into both normal and abnormal developmental processes, but is limited by the dearth of experimental models. Here we show that myeloid progenitors can be derived from embryonic stem cells (ESCs), immortalized, and applied to the study of the mechanisms underlying myeloid differentiation. The ESC-derived myeloid progenitors, when immortalized with estrogen-regulated Hoxb8 protein (Hoxb8-ER), demonstrate normal karyotyping, are genetically tractable, and can be differentiated into functional neutrophils. By using this model, we identified Mammalian Target of Rapamycin Complex 1 (mTORC1) as a critical regulator of myeloid differentiation. Together, our studies led to a convenient, karyotypically normal and genetically manipulatable cellular system, which can be used to shed new light on the mechanisms for myeloid differentiation
