造血干细胞研究白血病治疗论文范文

1斑马鱼的造血系统

成年斑马鱼的主要造血器官是肾脏，胸腺和脾脏也具有一定的造血功能。斑马鱼的造血系统与人类造血系统在进化上高度保守，具有和人类造血系统类似的信号传导通路，斑马鱼造血系统以红系、髓系、淋系及巨核系为主。在定向造血中，参与斑马鱼造血调控的许多重要转录因子如runx1、scl、lmo2、pu．1、c／ebpα、gata1和gata2等也与哺乳类动物十分相似［7］。利用斑马鱼胚胎透明的特点，结合转基因技术，通过造血基因启动子控制下游的增强型绿荧光蛋白（Enhancedgreenfluorescentpro－tein，EGFP）在特定血液细胞中表达，可直观地观测相应细胞的生物学行为和基因表达谱。近年来，斑马鱼已用于各种细胞型的人类白血病研究。

2斑马鱼的白血病模型

2．1斑马鱼的T细胞白血病模型斑马鱼的基因组估计约包含30000个基因，大体上与人类基因组数目相同，且其中许多基因所具的功能皆与人类的相当类似，因此斑马鱼能象人类一样患癌症，虽然其遗传背景相对简单，但构建稳定的转基因品系却不太容易。ThomasLook和他的团队第一次采用转基因的方法在鱼类中成功构建白血病模型。Langenau等［11］提出了在斑马鱼中构建转基因品系的新方法，构建了表达小鼠原癌基因Myc的品系，而且得到了T细胞的白血病模型。Myc基因与人类白血病和淋巴瘤（lymphoma）发生有关，但不是唯一参与作用的基因。Felsenfeld等［12］、Feitsma等［13］将Myc基因包含在Rag2的启动子下，使此基因在淋巴细胞中特异性地表达，再将表达载体微注射到斑马鱼的胚胎中去，分别包含1个GFP基因和没有GFP基因的标记。产生的斑马鱼中有5％～6％发生了肿瘤，这个比例与单独注射GFP后得到的转化效率大体类似，这说明被转入了Myc基因的斑马鱼都产生了肿瘤。这些斑马鱼在鳃附近的胸腺中产生了肿瘤，淋巴母细胞也渗透到了其造血的位点———肾实质中。表达谱的分析发现，在得到的肿瘤中T细胞基因中发生了特异性的表达。Taylor等［14］、Mione等［15］发现在肿瘤细胞中的zTcr－a基因发生了重排，这进一步说明了肿瘤的发生起源于胸腺，而且也说明其他的突变对白血病的表型也是需要的。Nicoli等、ChanJ等将这些白血病淋巴母细胞重新注射到斑马鱼的体内检测肿瘤细胞的可转移性，他们发现7d后，淋巴母细胞很快地散布到了斑马鱼的体内，甚至到胸腺中。斑马鱼产生肿瘤后会很快死亡，因此Langenau等用这些斑马鱼的精子与野生型斑马鱼进行杂交，发现其后代也在4～6周之内发生白血病。藉此方式Kimmel等、Sullivan等标出了加速或延缓T细胞ALL的相关基因，并提供了更快速且直接的方式以测试对抗此疾病的药物。

2．2斑马鱼的B细胞白血病模型由于TEL和AML1序列在脊椎动物之间高度保守，TELEtsdomain在硬骨鱼和人之间的同源性为93％，AML1Runtdomain在斑马鱼和人之间的同源性高达99％，因此可以通过用斑马鱼这种模式动物来研究TEL－AML1融合所导致的白血病的发病机理。在前B细胞急性淋巴白血病（pre－BALL）中，25％的病人由于染色体重组导致TEL－AML1发生融合。HatemE．等构建了斑马鱼的B细胞白血病模型，他们首先采用3种启动子来表达TEL－AML1：XEFpromoter（所有血液系中都有表达）、ZBApromoter（所有血液系中都有表达）、RAG2promoter（只在BandT淋巴细胞系中表达），构建了含有TEL－AML1的转基因斑马鱼。通过RT－PCR的方法确定了斑马鱼的稳转系。同时为了分析淋巴祖细胞形成淋巴细胞的潜力，对祖细胞进行了促细胞分裂剂诱导的B细胞克隆形成试验。并且发现在5个XEF－TA、9个XEF－EGFP－TA、17个ZBA－EGFP－TA转基因斑马鱼中，有6％的转基因斑马鱼发生了淋巴细胞数量性肥大。淋巴细胞数量性肥大是白血病发生的指标之一，由此可确定TEL－AML1转基因斑马鱼B细胞分化受阻。可见，对于TEL－AML1诱导的白血病的移植，可通过从XEF－TA斑马鱼骨髓中分离出白血病细胞，然后将这些细胞注射到野生型斑马鱼的方法来研究，效果是十分明显的。TEL－AML1转基因斑马鱼模仿了人类pre－BALL，从中可发现与白血病发生相关的分子途径。TEL－AML1转基因斑马鱼为寻找在急性成淋巴细胞白血病产生过程中扮演重要角色的基因，以及寻找治疗白血病的靶标建立了坚实的基础。

3斑马鱼白血病模型在临床治疗方面的价值

斑马鱼已成为良好的白血病研究模型，筛选影响肿瘤进程的特定疾病相关基因，如影响肿瘤的发生、细胞特异性、疾病进展速度和肿瘤转移过程等的基因，寻找抑制肿瘤的相关机制，都能加深对血液肿瘤治疗的认识。通过研究斑马鱼白血病模型，陈竺院士、刘廷析研究员等发现蛋白泛素化修饰这种重要的翻译后蛋白修饰过程存在于造血过程中，并且起到了不可忽视的作用。研究表明，6个小泛素相关修饰因子（smallubiquitin－relatedmodifier）同源基因缺失会导致原始造血中间细胞群中髓系特异性标记物mpo的急剧增多和红系骨髓源性祖细胞（myelo－erythroidprogenitorcells，MPCs）的特异性标记物gata1的减少。

Zon等［28］、Ekker等还发现1个SUMO－CCAAT结合蛋白α（SUMO－C／ebpα）对维系骨髓细胞和红细胞之间的平衡起重要作用。这些研究结果表明了泛素化在早期系谱决定中的作用，从而揭示了脊椎动物原始造血过程中新分子机制。在针对特定血液肿瘤疾病基因如myc、RAS、TEL－AML1等治疗药物大规模的小分子化合物筛选中，在临床造血干细胞移植（Hemato－poieticcelltransplantation，HCT）治疗白血病上，斑马鱼也已成为良好的可示踪模型，Traver等通过采用亚致死剂量的γ射线照射发病的转myc基因的T淋巴细胞白血病斑马鱼，并将带有荧光的野生型斑马鱼的肾脏造血干细胞移植入这些鱼体内，实时观测到整个造血重建的过程，可看到白血病发病鱼的淋巴组织由移植的造血细胞重建，这在很大程度上模拟了人类骨髓移植治疗白血病的过程。

法国科学家日前通过对斑马鱼胚胎进行实时监控，发现了其造血干细胞的生成机理。Thermes等、Craven等采用即时成像技术对斑马鱼的胚胎进行了观察，结果发现，斑马鱼胚胎主动脉的部分内皮细胞先是发生卷曲，随后蜷缩成一团，最后从主动脉的内壁脱落，形成可以流动的干细胞，而主动脉的内壁依然保持完好。此后，新形成的干细胞再发生分裂，转变为造血干细胞。如果有类似的机制存在于人体，医生只要提取病人血管的细胞，将其培育成造血干细胞后再移回人体，就有可能帮助病人重建造血系统。

4结语

随着更多疾病模型的建立，良好的稳转体能帮助人们更加全面准确地解释基因功能。对于未知基因的功能和人类疾病的动物模型，作为模式生物的斑马鱼在未来研究中也将会有诱人的应用前景。此外，利用斑马鱼进行活体高通量药物筛选也将为白血病患者提供更加深切的关怀。同时基于斑马鱼白血病模型的活体可示踪造血干细胞移植研究也将为白血病的治疗发展提供前所未有的动力，对进一步提升人类整体健康水平作出贡献。

作者：张国良李军单位：湖北省荆州市中心医院检验科