研究白血病病因的科学家们取得了一项关键发现，即基因突变如何导致造血干细胞“失控”，形成危险的克隆细胞群，进而变成癌症。该团队在斑马鱼上的实验不仅揭示了这些细胞在快速繁殖时如何保护自己，而且为科学家们揭示了新的目标，希望在早期阶段阻止白血病的发展。
该研究由波士顿儿童医院的科学家进行，重点是所谓的“克隆性造血”。这是由基因突变引起的，看到造血干细胞与其他细胞相比以不成比例的速度繁殖，迅速形成独特的克隆细胞群，然后可以成为主导。“克隆性造血”是衰老的一个自然部分，但也与心血管疾病、实体瘤有关，在罕见的情况下会导致血液疾病，进而导致白血病。
这项新研究的作者开始探索是否可以防止这些克隆性造血干细胞的“流氓群体”形成，这些细胞可占一个人的血细胞的30%。因为患有血液疾病的儿童在生命早期就会出现克隆性造血，这种干预措施可能是防止潜在致命血癌发病的关键。
“这些儿童有一个种系突变，使他们在生命早期有患白血病的风险，”研究作者Serine Avagyan解释说。“他们可以在青春期发展出克隆性造血，有时甚至在更小的年龄段。我们认为这些易感性综合征会快速推进克隆性造血的过程，导致早发的白血病。”
对于他们的研究，科学家们转向了久经考验和值得信赖的斑马鱼，它经常作为研究人员的模型，因为它的基因组与人类非常相似，而且其卵恰好是透明的。在这种情况下，这意味着科学家们可以实时观察发育中的血细胞，并看到不同的基因突变如何改变它们的活动。
研究作者Leonard Zon说：“如果你能了解血液干细胞的克隆是如何变成癌症的，你就能专门针对造成问题的违规克隆。”
斑马鱼的造血干细胞呈现出不同的颜色，几乎就像一个以彩虹为主题的“条形码”，显示出它们的多样性。科学家们使用CRISPR引入人类克隆性造血中发现的基因突变，然后等待观察是否有任何导致一种类型的干细胞接管并形成一个“流氓”的克隆细胞群。
Zon说：“Serine能够创造出马赛克式的突变，例如一些造血干细胞有突变，而另一些没有。然后我们可以对鱼体内的细胞进行‘竞争’，看看哪些突变会导致某一行细胞被接管。”
这个过程使科学家们能够确定哪些基因突变导致单一的血液干细胞群成为主导。从那里，他们研究了不同血细胞开启的基因，这表明突变的造血干细胞开启了抗炎基因，并产生抗炎分子。这使他们免受炎症影响，并使他们比其他细胞具有明显优势。科学家们随后展示了敲除这种保护背后的一个基因，称为nr4a1，看到克隆的细胞“放弃了这种优势”。
Zon说：“我们已经看到很多证据表明，出现克隆性造血的患者的骨髓确实发炎了。但这是第一个证明干细胞中有一些途径使它们对炎症有抵抗力的研究之一。”
科学家们希望利用这些发现来开发治疗方法，减少克隆性造血病患者的白血病风险。他们将首先寻求开发一种针对nr4a1基因或其他抗炎机制的小分子药物，然后努力实现临床试验。
该研究发表在《科学》杂志上。