諾獎得主Cellstemcell發表干細胞新觀點

　　在對抗感染的戰場上，免疫細胞是機體的一道進攻和防御線——一些細胞發起進攻，而另一些細胞阻止侵入的病原體。很早以前人們就已經知道，定位在骨髓的造血干細胞生成了所有的免疫細胞。但大多數科學家們都認為，造血干細胞是以一種延遲的方式，只在免疫細胞耗盡之后對第一線的免疫細胞予以補充來參與抗感染戰斗。

　　現在，采用一種新型微流體技術，來自加州理工學院(Caltech)的研究人員證實，這些干細胞有可能更積極地參與其中，直接感應危險信號，快速生成新免疫細胞加入戰斗。這項研究發表在《細胞》(Cell stem cell)雜志上。

　　領導該研究的是世界著名的生物科學家、加州理工學院生物學教授David Baltimore。Baltimore在1957年因其對腫瘤病毒與細胞遺傳物質的相互作用的研究貢獻，獲得了諾貝爾生理學與醫學獎。 Baltimore教授曾歷任兩所世界著名大學的校長，在關注艾滋病、美國的“對癌戰爭”、基因工程可能造成的危害、干細胞研究等方面走在最前沿。

　　Baltimore說：“大多數人認為，骨髓具有生成免疫細胞的功能，但響應感染則是局部發生于感染部位的事情。我們證實這些骨髓細胞自身對于感染相關分子非常敏感，能夠迅速做出反應。因此骨髓實際上被設置了響應感染。”

　　在這項研究中，研究人員證實造血干細胞擁有檢測入侵以及啟動炎癥反應所需的所有組件。正如以往其他人所發現的，這些細胞的表面有一種叫做Toll樣受體(Toll-like receptors, TLR)的受體類型。隨后研究人員確定了一條完整的內部反應信號通路，證實其能夠將感染相關分子或危險信號導致的TLR受體激活，轉換為生成細胞因子——可啟動免疫細胞生成的信號分子。有趣的是，他們第一次證實了轉錄因子NF-κB，這一抗感染免疫反應的中心組織者，是這條反應信號通路的組成部分。

　　為了檢測造血干細胞被危險信號激活后發生的事件，Baltimore實驗室與加州理工學院化學教授James Heath實驗室的化學家們展開了協作。他們設計出了一種微流體芯片來進行單細胞分析。在微流體芯片每孔的底部，他們按條紋狀附著上DNA分子，并引入具有互補DNA的抗體流。隨后他們加入干細胞和感染相關分子，孵育整個樣品。在抗體基于它們結合某些細胞因子的能力而經受選擇后，它們會特異性地捕獲細胞激活后所釋放的細胞因子。當研究人員將第二抗體和一種染料加入其中時，細胞因子會發光。

　　Baltimore 說：“它們均發出相同顏色的光，但由于你以一種有序的方式附著上了DNA你可以區分出哪個是哪個。因此你獲得的影像和定位會告訴你分泌了哪些分子。”通過這種方式，他們檢測出了細胞因子IL-6最頻繁分泌——測試細胞中分泌IL-6的達到了21.9%。

　　Heath說：“這里面臨的實驗挑戰是顯著的：我們需要分離出實際上相當稀少的細胞，隨后檢測每個細胞生成的十幾種分泌蛋白的水平。最終的結果有點像戴上了一副新眼鏡，我們能夠觀察到這些干細胞的功能特性，其完全出乎意料之外。”

　　研究小組發現，造血干細胞非常迅速地生成了驚人數量和各種各樣的細胞因子。事實上，相比于以往所知道的生成細胞因子的免疫系統細胞，干細胞能夠更有力地生成它們。一旦細胞因子被釋放出來，它們似乎能夠與自身細胞或鄰近其他造血干細胞上的細胞因子受體結合。這刺激了結合細胞分化為感染部位所需的免疫細胞。

　　Baltimore說：“這確實改變了關于骨髓細胞有潛力參與炎癥反應的觀點。”