科學研究：如何每天產(chǎn)生100億個血細胞而不出錯？

圖片來源：基因調(diào)度中心
每2000個骨髓細胞中只有一個是造血干細胞（HSC）。這些造血干細胞是人體內(nèi)每天產(chǎn)生的100億個血細胞的來源。在今天發(fā)表的一項新的研究中，來自西班牙巴塞羅那基因調(diào)控中心的研究人員，發(fā)現(xiàn)表觀遺傳調(diào)控因子Phf19對于造血干細胞的分化十分關(guān)鍵。缺乏Phf19的血液組織會失衡，相當于自然衰老的狀態(tài)。
血液是一種復雜的組織，由不同類型的細胞組成（白細胞、紅細胞、血小板等）。這些細胞行使各種基本功能，從氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)的運輸?shù)骄S持體溫或調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)。所有血細胞都由儲存在骨髓中的造血干細胞產(chǎn)生。


圖片來源：維基百科
血液疾病影響著世界上很大一部分人口。每四個人中就有一個人患有貧血，每十萬人中就有17個人患有血友病，全世界范圍內(nèi)診斷出的每100個腫瘤中就有2.5個是白血病。所有這些異常都是由于血細胞功能異常或血液組織成分失衡。
維持血液組織的平衡是很復雜的，因為每種細胞都有不同的壽命。白細胞可以存活5-20天，而紅細胞可以存活120天。在面對傷口或出血等威脅時，為了再生這些細胞，保證血液組織的平衡，平時休眠的造血干細胞會開始分裂并產(chǎn)生分化細胞。
從造血干細胞到分化細胞的轉(zhuǎn)變過程受表觀遺傳因子的調(diào)控，即決定在每個時刻和細胞組織中表達哪些基因的蛋白。出于這個原因，由Luciano Di Croce領(lǐng)導的基因調(diào)控中心研究小組成員研究了Phf19基因。Phf19基因是一大類表觀遺傳調(diào)控因子的一部分。
論文的共同第一作者Arantxa Gutiérrez解釋道：“骨髓細胞在不斷分裂，并且對放療或化療等環(huán)境因子十分敏感。由于血液細胞的可塑性，任何影響造血干細胞基因表達的改變，包括表觀遺傳因子，都會對血液的平衡產(chǎn)生影響。”
在最近發(fā)表在《科學進展》（Science Advances）上的研究中，基因調(diào)控中心的研究人員描述了表觀遺傳調(diào)控因子Phf19在維持造血干細胞正常功能上的作用。他們在不影響小鼠正常壽命的條件下敲除了Phf19基因。缺失Phf19基因后，和造血干細胞分化有關(guān)的基因區(qū)域更加緊湊，而且不再表達。最終，造血干細胞保持靜止，不再分化。
研究人員發(fā)現(xiàn)，在正常條件下小鼠是健康的。但在某些情況下，比如移植或衰老的條件下，由于難以產(chǎn)生分化細胞，從而影響了血液組織的正常功能。長遠來看，缺失Phf19的動物在血液成分中的紊亂情況和早期白血病相匹配。
Luciano Di Croce，研究的主要作者解釋道：“到目前為止，絕大多數(shù)的研究敲除了Pfh19所在的多蛋白復合體的所有生化功能。我們采取了一種更加精妙的實驗方法。通過消除單個基因的影響，讓我們發(fā)現(xiàn)Pfh19在MHC調(diào)節(jié)中一個意想不到的角色。”


圖片來源：Pixabay
Di Croce說：“到目前為止，我們都知道無論在小鼠還是人體內(nèi)，衰老都會影響PHF19蛋白和其他蛋白的數(shù)量和活性。”但不知道的是，PHF19蛋白可以控制造血干細胞分化的活性。
Pedro Vizán，研究的共同第一作者、西班牙抗癌協(xié)會（AECC）資助的接受者表示：“研究干細胞調(diào)控遺傳信息以產(chǎn)生分化細胞的過程，對于了解細胞如何獲得多能性和增殖能力十分重要。而這些特性是形成腫瘤的關(guān)鍵。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Phf19確實增加了血液成分紊亂的概率。這也是為什么我們想要研究Phf19在腫瘤前體中扮演的角色，以及它是否可以作為一個潛在的抗癌靶點。”
翻譯：唐儆
審校：巢栩嘉
引進來源：基因調(diào)度中心
引進鏈接：https://medicalxpress.com/news/2020-08-epigenetics-key-daily-production-billion.html


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