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表观遗传学是人体每天生产100亿个血细胞的关键
时间:2020-10-09 浏览次数: 来源:科技部 字号:[ ]

每2000个骨髓细胞中只有一个会成为造血干细胞(HSC),而它们正是人体每天制造的100亿个血细胞的来源。
  北京时间8月6日,发表在《Science Advances(科学进展)》上的一项新研究中,来自西班牙巴塞罗那的联合研究团队发现,表观遗传调控因子PHF19对HSC分化至关重要,如果没有它,血液组织将失衡,就会出现相当于自然衰老时的状态。
  血液是一种复杂的组织,由不同的特殊细胞(白细胞、红细胞、血小板等)组成。它们执行各种基本功能,包括运输氧气和营养物质、维持体温或调节免疫系统。所有的血细胞都是由储存在骨髓中的前体细胞HSC产生的。
  血液病影响世界上很大一部分人口。每四个人中就有一人患有贫血;每10万人中就有17人患有血友病,全世界发现的100个肿瘤患者中就有2.5个是白血病。所有这些异常都是血细胞功能失调或血液组织成分失衡的结果。
  维持血液组织平衡是很复杂的,因为每个细胞都有不同的寿命。白细胞能维持5到20天,而红细胞能维持120天。为了在面临诸如伤口或出血等威胁时更新每一种细胞类型,通常处于休眠状态的HSC开始分裂并产生特化细胞来维持血液组织的平衡。
  从造血干细胞到特化细胞的转变过程受到表观遗传因子的调控,即决定每个时刻在细胞组织中表达哪些基因的蛋白质。为此,由Luciano Di Croce领导的研究团队研究了PHF19基因,这是表观遗传调控基因的一部分。
  该研究第一作者Arantxa Gutierrez解释说:“骨髓细胞不断分裂,并且对如放疗或化疗的环境因素非常敏感。任何影响造血干细胞基因表达的变化,包括表观遗传因素,都可能对血液平衡产生重大影响,因为这些细胞具有可塑性。”
  在这项研究中,研究人员描述了表观遗传调控因子PHF19在维持造血干细胞中的作用。他们对小鼠进行了基因改造,在不影响其正常寿命的情况下敲除PHF19基因。如果没有该基因,包含负责HSC分化的基因的基因组区域将变得更加紧密,无法表达。结果就是,HSC保持静止,没有分化成特化细胞。
  研究人员发现,在正常条件下,小鼠是健康的,但在某些情况下,如移植或衰老,产生分化细胞的困难会损害血液组织的正常功能。从长远来看,缺乏PHF19的动物在血液成分中积累的疾病与白血病的早期阶段相似。
  Di Croce解释说:“到目前为止,绝大多数的研究都是从PHF19所属的多蛋白复合物中去除了所有生化功能。而我们采用了更加巧妙的方法,通过敲除了单个基因,使我们能够发现其在MHC调控中的一个前所未有的作用。”
  他继续说道:“到目前为止,我们都知道,无论是在小鼠还是人类,衰老都会影响PHF19蛋白质和其他蛋白质复合物的数量和活性。不知道的是,PHF19是如何控制HSC的激活和分化。”
  该研究共同第一作者、研究自助者Pedro Vizán说:“研究干细胞调节遗传信息和产生特化细胞的过程,对于了解细胞如何获得多能性和增殖能力、形成肿瘤的关键特征至关重要。现在我们看到,PHF19的缺乏增加了血液成分紊乱的可能性。这就是为什么我们正在研究它作为肿瘤前体的可能作用,或者它是否会成为抗癌治疗的靶点。”

论文链接:https://advances.sciencemag.org/content/6/32/eabb2745

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