造血干细胞是一种具有自我更新和分化成各种类型血细胞潜能的细胞,扮演着血液系统生命维持、免疫防御和补充丧失的重要角色。对于造血干细胞的研究和应用有助于治疗一些严重的血液疾病和癌症,并向着实现人类再生医学的目标前进。
历史上,对造血干细胞的鉴定取得了重要进展。1956年,联合打击传染病组织(Joint Committee on Medical Research)的专家首先报道了成人骨髓中可分离出造血干细胞,被称为CFU-S,即指能形成另外至少50个子孙细胞的单个干细胞。之后经过多年研究,组织培养、细胞表面标志物、基因编辑等技术的发展,人们逐渐确定了造血干细胞在细胞群体中的特定标志和作用。
造血干细胞通过在其表面表达特定的蛋白质,从而被区分出来。最经典的标志物分别是CD34和CD133。CD34是一种高度糖基化型转葡萄糖蛋白,在骨髓中广泛表达。CD133,也被称为prominin-1,是一种糖蛋白,富含于人体各个组织的干细胞中。这些标志可以用于芯片分析、流式细胞术等技术鉴定和分选造血干细胞。
针对造血干细胞在体内不能够自我复制“无限”次的现实,基因编辑技术可以使干细胞在细胞培养的条件下得以大量扩增。通过将造血干细胞的无限自我更新的能力转移到已经定向分化的细胞后代上,就可以解决医学临床事业中干细胞所面临的挑战,从而为治疗许多难治性疾病提供了有希望的新方案。
对于造血干细胞的成功培养至关重要。比如,杜华(Ernest McCulloch)和詹姆斯·泰勒(James Till)教授通过将骨髓检测到的干细胞系以一定的营养环境放在培养皿中,发现干细胞可以自我更新并定向分化成各种类型的血细胞,并在这个过程中也保持着自身特性,可以移植到另一个人身上生长出新的骨髓,提出“造血干细胞模型”。后来,利用干细胞培育技术,研究者们不断开拓干细胞治疗的新途径,对于血液、神经系统、心血管等多种临床领域都产生了巨大价值。
总之,造血干细胞鉴定的历史对于干细胞医学研究的进展有重要语言的作用。未来研究可能会发现更多表面分子和相关转录因子以扩展造血干细胞在治疗显性遗传病比如小鼠模型发生的需求。