Cell子刊:新研究挑战现有的造血干细胞抗感染观点

　　长期以来，人们就已知道一群位于骨髓的造血干细胞产生所有类型的抵抗感染的免疫细胞。但是大多数科学家们认为造血干细胞以一种延迟的方式参与抵抗感染的战斗中，仅当处于战斗第一线的免疫细胞被耗尽之后才对它们进行补充。
如今，在一项新的研究中，来自美国加州理工学院的研究人员利用一种新的微流体技术证实造血干细胞可能更加积极地参与抵抗感染，直接检测危险信号，快速地产生新的免疫细胞加入战斗之中。相关研究结果将发表在2014年4月3日那期Cell Stem Cell期刊上，论文标题为“Conversion of Danger Signals into Cytokine Signals by Hematopoietic Stem and Progenitor Cells for Regulation of Stress-Induced Hematopoiesis”。
作为论文通信作者之一的David Baltimore教授说，“大多人认为骨髓具有制造这些细胞的功能，但是对感染作出的反应在局部发生，即在感染位点发生。我们证实这些骨髓细胞自身对感染相关分子比较敏感。因此，骨髓实际上为对感染作出反应作好准备。”
在这项研究中，研究人员证实造血干细胞具有检测入侵和发动免疫反应所需的所有组分。与其他人之前所证实的那样，他们证实这些干细胞在它们的表面上含有一类被称作Toll样受体的受体。他们随后鉴定出一种完整的内部反应途径能够将感染相关分子或者说危险信号对这些受体的激活转化为细胞因子的产生，其中细胞因子是能够启动免疫细胞产生的信号分子。有趣的是，他们首次证实已知在对感染作出免疫反应中发挥至关重要作用的转录因子NF-κB是着这种反应途径的一部分。
为了研究当造血干细胞被危险信号激活后发生什么，研究人员设计出一种能够进行单细胞分析的微流体芯片：将柔性硅印刷在玻璃载片上，连同输入端口、输出端口、控制阀和上千个微孔。在每个微孔底部，他们让DNA分子条状附着，让携带互补DNA的抗体分子---靶向结合病原体的免疫系统蛋白---流过。他们随后将这些干细胞与感染相关分子一起加入，然后对这整个样品进行孵育。鉴于这些抗体是基于它们能够结合某些细胞因子而被筛选出的，它们因而能够特异性地捕获这些干细胞在遭受激活后释放的任何一种细胞因子。当加入二抗和一种染料后，这些细胞因子发光。Baltimore解释道，“它们都发出相同颜色的光线，但是我们能够辨别出哪个是哪个，这是因为我们是以一种有序的方式附着这些DNA分子。因此，通过可视化观察和发光位置，我们就能够知道分泌出哪些细胞因子。”比如，利用这种方式，他们能够测量到细胞因子IL-6最为频繁地产生：21.9%的接受测试的造血干细胞分泌这种细胞因子。
研究人员令人吃惊地发现造血干细胞非常快地产生大量的多种类型的细胞因子。事实上，这些干细胞比免疫系统中其他之前已知的分泌细胞因子的细胞更为高效地产生细胞因子。一旦这些细胞因子产生，它们似乎能够结合造血干细胞自身的细胞因子受体或者附近的其他造血干细胞表面上的那些受体。这会促进结合了这些细胞因子的造血干细胞分化为感染位点上所需的免疫细胞。
Baltimore说，“如今，这确实表明骨髓细胞有潜力参与炎症反应，从而有助人们改变对这些细胞的看法。”