化療往往會對機體骨髓中的造血幹祖細胞(HSPCs,hematopoietic stem and progenitor cells)產生損傷性效應,然而,一旦化療終止,HSPCs就會再生,截至目前為止,研究人員並不清楚其中的具體過程和細節。近日,一項刊登在國際雜誌Journal of Experimental Medicine上的研究報告中,來自大阪大學等機構的科學家們識別出了HSPCs損傷後恢複的分子機製。
HSPCs位於骨髓中,其能夠產生多種類型血細胞,比如紅細胞(能攜帶氧氣)、某些白細胞(對於機體免疫係統非常重要)和血小板(對於凝血至關重要)。因為HSPCs能夠持續分裂產生新的細胞,因此其對於誘導所產生的損傷尤為敏感,比如化療等;有意思的是,HSPCs在損傷後有能力進行再生。
文章的通信作者Masaru Ishii教授說道,骨髓是一種高度活躍的器官,因為其不得不持續產生新的血細胞,一旦失去功能,比如在化療期間,諸如貧血、嗜中性白血球減少症和出血等致死性狀況就會發生;這項研究中,研究人員就想通過研究理解位於骨髓中的造血幹細胞是如何在化療誘導的損傷期間進行再生並完全恢複其功能的。
為了實現這一目標,研究人員對HSPCs所產生的一種特殊的血細胞亞群—ILC2s(2群先天性淋巴樣細胞,group 2 innate lymphoid cells)進行了重點研究,當ILC2s存在於多種組織中並在機體免疫係統和組織修複過程中扮演重要角色時,其在骨髓中的駐留就被認為因其所在的位置而表現為獨特的作用;然而,研究人員並不清楚ILC2s功能的性質。
為了闡明ILC2s的生物學角色,研究人員利用5-氟尿嘧啶(5-FU)來治療小鼠,這種化療製劑對小鼠機體中的HSPCs會產生毒性作用,隨後研究者將新鮮未受損的HSPCs輸注到這些小鼠機體中,這就類似於在白血病患者機體中進行幹細胞移植療法;有意思的是,研究人員發現,5-氟尿嘧啶治療的小鼠機體中受損的HSPC微環境或能促進移植HSPCs的增殖;通過在分子水平下對研究結果進行分析,研究人員發現,接受治療的小鼠機體骨髓中的ILC2能夠產生粒細胞巨噬細胞刺激因子(GM-CSF)來幫助HSPC再生的過程。
但ILCs是如何知道當骨髓損傷後期應該產生GM-CSF的呢?為了回答這個問題,研究人員擴大了他們的關注點,開始調查是否存在其它細胞或分子能夠引導ILC2產生GM-CSF,結果發現,骨髓中產生抗體B細胞的祖細胞在損傷後能夠產生白介素-33(IL-33),從而激活ILC2,這就表明,要修複受損的骨髓需要多種分子的參與;重要的是,研究人員揭示了,將分離到的ILC2轉移到接受5-氟尿嘧啶治療的小鼠機體中就能加速其造血過程的恢複,而減少ILC2則會產生相反的結果,這就提示,ILC2或許能作為機體骨髓損傷的傳感器。
研究者Takao Sudo說道,這些驚人的研究結果表明,當進行化療後機體骨髓組織會進行再生;相關研究結果或有望幫助開發出新型療法來治療化療誘導的機體骨髓抑製作用。後期研究人員還將繼續深入研究闡明更多機體化療後骨髓再生的分子機製和細節信息。