一项由惠康桑格研究所（Wellcome Sanger Institute）和苏黎世大学（University of Zurich）的研究人员发表在《自然》杂志上的研究揭示了供体年龄如何影响干细胞移植的长期成功，终于解决了50年来关于移植后细胞行为的谜团。通过追踪移植后长达30年的干细胞行为，这项研究提供了新的见解，可以改善供体选择和患者预后。
了解干细胞移植
干细胞移植，通常称为骨髓移植，是一种用于治疗严重血液相关疾病的救命程序，包括某些癌症如白血病和淋巴瘤。这些疾病会破坏人体血液和免疫系统的正常功能，使其无效或对身体有害。每年全球有超过100万人被诊断出患有血液癌症，对于这些患者，干细胞移植可能是唯一的治愈选择。2021年，美国进行了超过22,000例造血干细胞移植。
在进行这种手术时，患者首先接受化疗或放疗，以摧毁其骨髓中的缺陷细胞。然后将来自供体的健康造血干细胞注入患者的血液中。如果成功，这些干细胞会迁移到骨髓并开始复杂的再生过程，生成整个血液和免疫系统所需的红细胞、白细胞和血小板。尽管干细胞移植已经使用了半个多世纪，但其结果差异很大。供体兼容性、年龄和遗传差异等因素会影响移植的成功率，使这一复杂且高风险的程序有可能出现并发症。历史上，医学界对移植细胞在患者体内长期行为的理解有限。现在，惠康桑格研究所健康信息学主任迈克尔·斯宾塞·查普曼博士（Dr. Michael Spencer Chapman）和他的团队揭示了移植在细胞水平上如何工作的新见解。
“当你接受移植时，就像给你的血液系统一个全新的开始，但这些干细胞实际上发生了什么？直到现在，我们只能引入细胞，然后监测血液计数以寻找恢复的迹象。”查普曼说。
供体年龄如何影响移植成功
研究团队分析了从10对供体-受体兄弟姐妹中采集的超过2,800个血液样本，这些样本是在移植后长达31年的时间内收集的。在来自年轻供体（18-47岁）的移植中，多达30,000个干细胞成功植入并长期继续参与血液生产。相比之下，来自老年供体（50-66岁）的移植显示出十倍的减少，只有1,000-3,000个干细胞存活并维持功能。植入的干细胞保留了产生多种血细胞类型的能力，包括髓系细胞和B、T淋巴细胞；然而，研究团队发现，个别克隆往往更倾向于某种成熟的血细胞，这可能影响移植后的免疫系统适应性。此外，移植的干细胞在克隆多样性方面比供体细胞加速老化10-15年，主要是由于干细胞多样性的下降。
髓系细胞
髓系细胞包括多种细胞类型，如携带氧气的红细胞、帮助血液凝固的血小板和参与免疫反应和炎症的各种类型的白细胞。
B淋巴细胞
B淋巴细胞是一种白细胞，参与适应性免疫系统。它们负责产生特异性靶向和中和病原体（如细菌和病毒）的抗体。它们还会发展成长期记忆B细胞，提供长期免疫力。
T淋巴细胞
T淋巴细胞是另一种白细胞，对适应性免疫反应至关重要。它们参与识别和摧毁感染或癌变的细胞，包括各种亚型，如辅助T细胞（协助其他免疫细胞）和细胞毒性T细胞（直接杀死感染细胞）。
通过绘制移植细胞在选择压力下经历的体细胞突变和表观遗传变化，该研究建议识别关键基因通路可以帮助增强植入细胞的多样性和韧性。这一见解可以指导未来在供体选择和移植前条件策略方面的改进。
“在这项研究中，我们追溯了单一样本几十年的变化，揭示了一些细胞群体逐渐消失而另一些占据主导地位的过程，塑造了患者的血液。能够如此详细地理解这一过程令人兴奋。”查普曼说。“研究强调，年龄不仅仅是数字，它是移植成功的重要因素。我们希望继续探索影响长期造血干细胞动态的其他因素，以优化供体选择和受体骨髓环境，实现最佳的长期干细胞功能。”苏黎世大学医学肿瘤学系主任马库斯·曼兹博士（Dr. Markus Manz）表示。
研究团队希望他们的研究能够使他们识别出哪些基因在移植过程的不同阶段携带体细胞突变或表观遗传变化。惠康桑格研究所高级小组负责人兼癌症、衰老和体细胞突变部门负责人彼得·坎贝尔博士（Dr. Peter Campbell）说：“我们相信有可能找到使某些干细胞比其他干细胞更好地茁壮成长的基因——这些基因理论上可以用来提高移植手术的成功率。”
研究结果表明，供体的年龄对移植结果有巨大影响。这与著名的造血干细胞移植慈善机构安东尼·诺兰（Anthony Nolan）的决定一致，该机构将干细胞登记的招募年龄降低到16岁，旨在为需要无关供体的患者提供最佳的移植结果。
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