Science醫學:披著干細胞外衣的“狼”
日期:2013-01-31 09:03:17
肺結核是由結核分枝桿菌感染引發的,每年全世界有將近兩百萬人死于這一毀滅性疾病。現有抗生素能夠緩解肺結核的癥狀,但治療往往持續數月而且還無法將其完全根除,導致這種疾病在治療數年后頻頻復發。
現在,斯坦福大學醫學院的科學家發現了上述現象的潛在原因,結核菌能夠滲入骨髓的特定干細胞并在其中安身立命。由此,結核菌利用機體自我更新的機制在人體中潛伏下來,文章于一月三十日提前發表在Science Translational Medicine雜志上。
“癌癥研究者們已經注意到,骨髓中類似干細胞的特性使它們能夠抵抗多種治療手段,”文章的資深作者,腫瘤和病理學教授Dean Felsher說。“其實結核分支桿菌早就發現了這一點,將這些干細胞作為理想的藏身地。”
科學家們不僅在干細胞中找到了結核菌的遺傳物質,還從肺結核患者干細胞中分離到了活性菌。這意味著其他感染性病原菌也可能利用這種機制,成為“批著干細胞外衣的狼”。這項研究為治療肺結核提供了新的靶標,目前世界上約有二十二億人感染了這一疾病。
“我們現在需要研究的是,細菌感染這些干細胞并在多年后再次活化的機制。”文章第一作者,博后Bikul Das說。
研究人員指出,被結核菌利用的是骨髓中的間充質干細胞。這些細胞具有多能性,能夠分化為多種不同類型的細胞,包括骨、軟骨和脂肪。盡管間充質干細胞大多位于骨髓,不過它們也能夠遷移到肺部。
肺結核通常被認為是一種肺病,其實結核菌也能感染機體其他部位,包括腹部、骨、皮膚和大腦。肺結核主要通過患者咳嗽或打噴嚏時產生的感染性顆粒傳播。結核菌能夠入侵許多細胞,但人們還不清楚這種細菌最主要的藏身之地。
研究人員用結核菌處理健康的骨髓干細胞,發現細菌不僅能感染細胞還能在細胞中持續存在兩周以上。進一步研究顯示,結核菌優先感染表達CD271的間充質干細胞,如果干細胞受到刺激而分化為其他類型的細胞,其中的細菌活力就會下降。
隨后,研究人員構建了結核菌休眠的小鼠模型,其中的結核菌是改造過的,只有在鏈霉素存在的情況下才能復制。若沒有鏈霉素,細菌就會在小鼠體內中持續休眠,這與治療后的結核病患者類似。
研究人員將小鼠暴露在改造過的結核菌霧化顆粒中,使小鼠被感染。撤去鏈霉素六周后,他們對小鼠骨髓進行檢測,在表達CD271的間充質干細胞中找到了休眠的結核菌。研究人員將這些帶有結核菌的干細胞注入到其他小鼠中,使小鼠發展出了典型的結核病癥狀。
最后,研究人員展開了一項小型臨床研究,對接受成功治療的九位肺結核患者進行了骨髓活檢。其中八位患者的骨髓間充質干細胞內都存在結核菌DNA,從兩位患者細胞中還分離到了活性菌。
“這證明結核菌不僅能夠在干細胞中休眠,在一段時期后它們還可以在這些細胞中恢復活力,” Das說。
研究人員計劃深入研究結核菌感染間充質干細胞并在其中持續存在的詳細機制,解析細菌恢復活性的分子過程。他們認為,結核菌并不是唯一利用干細胞特性,將其作為藏身處的入侵者。
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