体外生产红细胞助力解决血源紧缺世界难题

仙仙

记者从中国科学技术大学获悉，该校生命科学与医学部程临钊教授领导的课题组及合作团队，研究建立了从人外周血单个核细胞大量扩增红系祖细胞并高效诱导分化为成熟红细胞的实验体系，首次发现外源表达Bmi-1基因可以促使红系祖细胞体外扩增高达一万亿倍，为解决红细胞紧缺这一世界性难题提供了新思路。研究成果日前发表于美国基因和细胞治疗协会会刊《分子疗法》上。国际知名血液专家评论此工作“是输血领域的突破性进展，解决了血源紧缺的瓶颈性问题”。


目前，红细胞和其他血液制品主要来源于志愿者外周血捐献，供者不足、感染风险、稀有血型缺乏等仍是世界性的输血难题。体外诱导多能干细胞定向分化为红细胞是解决上述问题的另一条重要途径，但多能干细胞分化来源的红系祖细胞脱核效率非常低，难以产生足够的成熟红细胞。如何通过体外培养获得大量功能性的红细胞，是该领域的重要挑战。


科研人员通过对健康供者外周血单个核细胞富集CD235a+红系祖细胞进行详细分析，发现红系祖细胞无法长时间维持自我更新的状态，并且迅速分化随即凋亡。高通量测序结果显示，随着红系祖细胞体外培养的分化成熟，Bmi-1基因表达迅速下调，外源过表达Bmi-1可以让红系祖细胞维持自我更新的能力，在培养体系中不断扩增，2个月可以扩增高达10的一万亿倍。此外，研究还发现Bmi-1对镰刀型贫血症患者来源的红系祖细胞具有同样的功效。将诱导脱核后的成熟红细胞通过尾静脉注射进入输血模型小鼠体内，发现培养来源的人红细胞具有与正常外周血来源红细胞一样的体内循环功能。最后，课题组也证实体外扩增的红系祖细胞可以被进一步基因工程化修饰来满足更广泛的精准医疗。（科技日报记者吴长锋）