一项突破性的研究表明，Nod1微生物传感器对血液干细胞的发育至关重要。

这一发现开启了从患者自身血液中产生血液干细胞的可能性，有可能改变血液疾病的治疗方式，减少对骨髓移植的依赖。

一种有助于识别和对抗细菌感染的微生物传感器在血液干细胞的发展中也起着关键作用，这对创造患者来源的血液干细胞的努力有价值的新见解，可以消除对骨髓移植的需求。

这一发现是由爱荷华州立大学遗传学、发育和细胞生物学助理教授Raquel Espin Palazon领导的一个研究小组在上个月的《自然通讯》(Nature Communications)上发表的。

它建立在Espin Palazon先前的研究基础上，该研究表明，在生命的最初阶段，当血管系统和血液在胚胎中形成时，引发身体免疫反应的炎症信号具有完全不同的作用。

知道胚胎激活微生物传感器，一种被称为Nod1的蛋白质，迫使血管内皮细胞成为血液干细胞，可以帮助开发一种在实验室中从患者自己的血液中制造血液干细胞的方法。

Espin Palazon说：“这将消除寻找合适的骨髓移植供体的艰巨任务和接受移植后出现的并发症，改善许多白血病、淋巴瘤和贫血患者的生活。”

干细胞既是人体的工厂，也是人体的原料，它们反复分裂，自我更新，为特定组织构建新的细胞。胚胎中的多能干细胞可以制造人体所需的任何类型的细胞，而成体干细胞仅限于生产特定类型的细胞。

血液干细胞，也被称为造血干细胞，制造血液的所有成分。一生的血液干细胞供应是在出生前在胚胎中产生的。

Espin Palazon的研究小组发现，在内皮细胞开始变成干细胞之前，胚胎中的免疫受体就被激活了，为它们的转变做好了准备。

她说:“我们知道造血干细胞是由内皮细胞形成的，但使细胞转换身份的因素却很神秘。我们不知道需要这种受体，也不知道在造血干细胞形成之前就需要这种受体。”

研究人员通过分析人类胚胎的公共数据库来锁定Nod1，并使用斑马鱼进行研究，斑马鱼与人类共享约70%的基因组。

造血干细胞的产生与Nod1水平密切相关，因为它的作用被抑制或增强。

为了证实Nod1也在人类血液发育中发挥作用，研究小组与费城儿童医院合作。那里的研究人员培育出了人类诱导多能干细胞，这种干细胞是从成熟的样本中产生的，但经过基因重组，表现得像胚胎中发现的万能干细胞。

诱导多能干细胞可以产生大多数类型的血细胞，但不能产生功能性的造血干细胞。

但是，当研究人员取出Nod1时，血液生产就停滞了，就像斑马鱼的血液干细胞一样。

弄清楚Nod1是血液干细胞发育的先决条件是科学家们的进步，他们希望设计一种从人体样本中生产血液干细胞的系统，这可能为患有血液疾病的患者提供一种革命性的新选择。

病人可以接受来自自身的干细胞治疗，而不是通过骨髓移植来注入血液干细胞。骨髓是骨骼内部的海绵，保存着人体大部分的血液干细胞。自体干细胞可以避免移植物抗宿主病的风险。

移植物抗宿主病是一种常见的潜在致命反应，当患者的免疫系统将移植物视为攻击的威胁时，就会发生这种反应。

“这将是再生医学的巨大进步，”Espin Palazon说。

Espin Palazon的团队正在继续解开造血干细胞产生的复杂相互作用，包括完善时间线。了解信号何时表达对于开发制造血液干细胞的方法至关重要。

“时机非常关键。这就像你在做饭时，你需要按特定的顺序添加配料，”她说。

进一步的研究将受益于与费城儿童医院的合作，该医院培训了该研究的共同作者之一——遗传学、发育和细胞生物学的兼职助理教授Clyde Campbell——关于创造诱导多能干细胞的方案。

“我在爱荷华州立大学的团队将继续为没有血液疾病的生活而努力。我相信我们的研究将为最终创造治疗级血液干细胞来治疗血液疾病患者铺平道路，”Espin Palazon说。

参考文献：

“Nod1-dependent NF-kB activation initiates hematopoietic stem cell specification in response to small Rho GTPases” by Xiaoyi Cheng, Radwa Barakat, Giulia Pavani, Masuma Khatun Usha, Rodolfo Calderon, Elizabeth Snella, Abigail Gorden, Yudi Zhang, Paul Gadue, Deborah L. French, Karin S. Dorman, Antonella Fidanza, Clyde A. Campbell and Raquel Espin-Palazon, 23 November 2023, Nature Communications.