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骨髓移植後,患者精液DNA發生改變?這……生孩子還是自己的嗎?

接受骨髓移植後,患者精液的DNA竟然發生了改變。一般我們認為,胚胎幹細胞是能發育成完整生物體的全能性幹細胞,其他成體幹細胞,如造血幹細胞、皮膚幹細胞等,僅具有多能發育特性,只能特定地分化成為相應的組織或器官。

2020-01-22 07:50 / 1人閱讀過此篇文章  

你所不知道的造血幹細胞~

最近有報導稱接受骨髓移植後,患者精液的DNA竟然發生了改變。

圖片來源The Sun

這是怎麼回事呢?

原來幾年前內達華州的警官Chris患上了急性髓系白血病和骨髓增生異常綜合徵,幸運的他找到了合適的骨髓配型,成功地進行了造血幹細胞移植。

Chris的一個警局朋友,對接受造血幹細胞移植後體內DNA的改變很感興趣,於是邀請他當作志願者,檢測他在接受造血幹細胞移植後體內多個臟器中DNA的變化。

檢測結果表明,大約在手術結束後的3個月,Chris的血液中已經出現了骨髓捐獻者的DNA;手術的4年之後,除了血液之外,Chris的臉上、口腔等多個器官上也發現了供者的DNA,甚至連Chris精液里的所有DNA,也都被替換了。

Chris造血幹細胞移植後DNA發生改變 圖片來源The Sun

那麼問題來了……既然他精液里的DNA已經完全變成了供者的DNA,如果他生了孩子,這個孩子到底是誰的呢?

這個問題我們無法回答了,因為Chris在第二個孩子出生後做了結紮手術……不過專家表示,通過移植將別人的基因傳遞下去是不可能的。

在驚詫的同時,大家可能會對這種現象是否科學產生疑問。不瞞您說,小編也有著同樣疑問。

造血幹細胞移植後,受者血液系統內出現供者DNA很正常

現代醫學認為,人類造血幹細胞的首次出現,是在胎齡2-3周的卵黃囊中;在胚胎早期(第2-3個月)時遷至肝、脾;第5個月時從肝、脾遷至骨髓;在胚胎末期一直到出生後,造血幹細胞的主要造血場所都是骨髓。

造血幹細胞具有自我更新和定向分化的能力,這是所有幹細胞共有的兩個特點。其向下可繼續分化為髓系造血幹細胞和淋巴造血幹細胞。髓系造血幹細胞會再繼續發育成為單核細胞系、粒細胞巨噬細胞系、紅細胞系和巨核細胞系;淋巴造血幹細胞則會發育成為淋巴細胞系。如下圖,造血幹細胞經過層層分化形成了多種類型的血液細胞。

因此,在接受了造血幹細胞移植後,受者血液系統內出現供者的DNA是再正常不過的事情,因為受者體內的血液細胞大部分是由供者的造血幹細胞發育而來,並且可以通過外周血中供者的來源細胞比例去判斷移植後的嵌合情況。

成人骨髓造血的層次模型[1]

身體其他器官呢?

此外,身體各種組織中都有著免疫細胞的存在,而免疫細胞正是來源於血液細胞,不知在對Chris組織中DNA進行檢測時,是否排除了這些細胞的污染呢?畢竟精液裡面也有上皮細胞、白細胞等等。

雖然這點我們不得而知,但是為了解除困惑,小編查閱了一些相關的科學文獻,去了解是否有研究證實:在移植了造血幹細胞後,身體中的其他器官也會出現供者DNA。

查閱,小編髮現,2012年北京市道培醫院檢驗中心的一份檢測表明:在接受造血幹細胞移植後,受者指甲標本中最高檢測到由82.6%供者DNA所混合的狀態。這顯示,供者的造血幹細胞不僅能重建受者的造血系統,還會發育成為受者的皮膚細胞[2]

而在此之前的2002年,有研究人員檢測了四位女性患者在接受了男性提供的造血幹細胞移植後的胃腸道改變[3]如下圖,在受者胃腸道發生GVHD(移植物抗宿主反應)後,她們的食管、胃、小腸、結腸上均發現了供者來源(Y染色體原位雜交陽性)的上皮細胞(角蛋白陽性)。作者通過各種實驗證實:接受骨髓造血幹細胞移植後的病人,在移植物抗宿主病或潰瘍形成後,供體骨髓細胞來源的上皮細胞可以再生,並修復胃腸道的損傷。

Y-FISH信號在上皮細胞的DAPI染色核(藍色)和自發螢光(紅色)中被識別為綠點。在胃腸道的每個部分均可證實Y-FISH +細胞。在胃腸道的細胞角蛋白+ / CD45–上皮細胞中檢測到大多數Y-FISH +信號。少數浸入固有層的淋巴細胞和中性粒細胞也表達Y-FISH +信號(放大倍數×800)

此外,也有研究人員發現,小鼠在移植了單個骨髓造血幹細胞後,肺、膽管和胃腸道中出現了極少量的由骨髓發育而來的上皮細胞[4]。同樣,在造血幹細胞移植的受者中,研究人員也發現了供體來源的細胞存在於多種非造血組織中,例如骨骼肌、心肌、血管內皮和神經元細胞[5-8]

雖然其具體機制還並不明確,但以上的種種現象都在提示我們造血幹細胞不僅能分化為血液系統細胞,還具有分化為其他細胞的潛能。

一般我們認為,胚胎幹細胞是能發育成完整生物體的全能性幹細胞,其他成體幹細胞,如造血幹細胞、皮膚幹細胞等,僅具有多能發育特性,只能特定地分化成為相應的組織器官。但越來越多的研究表明,幹細胞的分化潛能可能遠遠超出我們的認知。比如,在機體受損的情況下,幹細胞可能不再停留於原來的微環境中,而是進入循環系統,被招募到特定的位置,然後分化成為多種細胞。

組織再生對現代醫學意義重大,如何誘導幹細胞在體外分化成為多種組織臟器一直是組織工程領域研究的熱點。目前常用iPSC(誘導性多能幹細胞)和胚胎幹細胞在體外進行誘導分化。而本篇文章所提到的發現,是否意味著造血幹細胞也能成為原料之一呢?造血幹細胞的多種分化潛能或許能為我們提供新的思路,當然,這需要著更多對造血幹細胞分化特點的研究,小編和大家一起期待幹細胞更多的奧秘被揭開。

參考文獻

[1]Wang L D , Wagers A J . Dynamic niches in the origination and differentiation of haematopoietic stem cells[J]. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 2011, 12:540-540.

[2]游離緣指甲DNA檢測異基因造血幹細胞移植後供受者嵌合狀態的變化[J]. 中華檢驗醫學雜誌, 2012, 35(1):23-26.

[3]Okamoto R , Yajima T , Yamazaki M , et al. Damaged epithelia regenerated by bone marrow–derived cells in the human gastrointestinal tract[J]. Nature Medicine, 2002, 8(9):1011-1017.

[4]Krause D S , Theise N D , Collector M I , et al. Multi-Organ, Multi-Lineage Engraftment by a Single Bone Marrow-Derived Stem Cell[J]. Cell, 2001, 105(3):0-377.

[5]Orlic D K , Kajstura J , Chimenti S , et al. Bone marrow cells regenerate infarcted myocardium[J]. Nature, 2001, 410(6829):701-705.

[6]Jackson K A , Majka S M , Wang H , et al. Regeneration of ischemic cardiac muscle and vascular endothelium by adult stem cells[J]. Journal of Clinical Investigation, 2001, 107(11):1395-1402.

[7]Gussoni E , Soneoka Y , Strickland C D , et al. Dystrophin expression in the mdx mouse restored by stem cell transplantation[J]. Nature (London), 1999, 401(6751):390-394.

[8]Brazelton, T. R . From Marrow to Brain: Expression of Neuronal Phenotypes in Adult Mice[J]. Science, 2000, 290(5497):1775-1779.

[9]https://www.thesun.co.uk/news/10515134/man-dna-changed-bone-marrow-transplant/

本文首發:醫學界腫瘤頻道

本文作者:鄭維維

責任編輯:Sharon

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