骨髓和动员外周血CD34～+细胞基因表达差异

【摘要】： 造血干细胞不但存在于骨髓，而且在很久以前就发现亦存在于外周血中。近10余年来，随着血细胞分离机性能的不断改进以及人们发现经化疗或某些动员剂如G-CSF动员后，外周血中造血干细胞会短暂性地增多，因此外周血造血干细胞移植技术在临床上广泛地开展起来。从开始时主要用于自体造血干细胞移植治疗血液系统恶性疾病，到如今应用于异基因移植，并成为某些实体瘤以及自身免疫性疾病的治疗手段之一。临床实践发现，相对骨髓干细胞而言外周血造血干细胞移植具有以下优点：造血重建快，感染和出血的机会减少，不需要麻醉和骨髓穿刺等。但是外周血造血干细胞移植为何具有这些优点?骨髓和外周血造血干细胞到底有何不同?现今所知甚少。 本课题研究采用消减性抑制杂交(SSH)和表达型基因芯片技术，检测骨髓和动员后外周血造血干细胞之间的基因表达差异。为了增强了可比性，标本采自同一健康供者的骨髓和G-CSF动员后的外周血，用目前公认的造血干/祖细胞表面抗原标记CD34来筛选细胞。同时采用SMART技术扩增cDNA，解决细胞量少的问题，SSH技术检测出外周血CD34~+细胞中的差异表达基因片段共19条，其中3条与GenBank数据库和人类EST数据库比较后，发现为全新的EST；另有3条在数据库中没有发现与之相对应的基因，但与来自其它人体组织的EST有相当的同源性。余下13条差异表达片段均有已知基因与之相对应，其中有9条与基因芯片检测所发现的外周血CD34~+细胞高表达的基因相吻合。 基因芯片是一项新兴技术，它具有敏感性好，操作简便和高通量的特点，但是不能发现新的基因。我们采用的芯片含大约3600个基因。检测结果发现，47条基因在外周血CD34~+细胞中高表达，主要可以归纳为8类。通过对照分析，初步显示外周血CD34~+细胞具有以下特征：(1)外周血CD34~+细胞转录较活跃，表现为RNA多聚酶Ⅱ相关基因，同源盒相关基因和锌指蛋白相关基因高表达。而转录后的剪切也有与其相关的 基因高表达；①CD34”细胞迁移出骨髓可能相关的高表达基因有Trefoil 因于；（3）蛋白酪氨酸磷酸酶的增高，分化加强，可能是外周血干细胞移 植后外周血象恢复较快的原因。 相对于外周血，骨髓CD34”细胞周期相关的基因高表达，如 CDC25A，它能使细胞从q期进入S期；CDC20在M期起着重要的作 用。另外，cyClin H和 inesin1ike protein基因高表达也说明骨髓 CD34“ 细胞分裂活跃。 有2个抗凋亡基因在骨髓CD34”细胞中高表达，MCL．l和DAD．1， 而外周血CD34”细胞高表达的是促凋亡基因hFR。可能的原因是防止 造血干细胞在异位即外周血过度地增殖。 在骨髓CD34”细胞高表达的基因中，有4个蛋白酶体基因和3个泛 素基因。蛋白酶体一泛素通路参与了细胞分裂、凋亡、染色体稳定、细 胞分化和应激反应。这说明造血干细胞在骨髓中具有复杂的生物学特性， 而在外周血中缺乏适合的造血微环境，只能相当于“过客”而己。 总之，骨髓和动员外周血CD34”细胞在生物学行为上具有质的不同。 外周血CD34“细胞分裂慢，分化快，转录活跃，易凋亡；而骨髓CD34” 细胞分裂快，抗凋亡，生物学活性更复杂。从实验结果看，不但有不少 已知基因高表达却不知其意义，而且还有未知的基因。本实验为从分子 生物学角度认识造血干细胞开了头，为以后的研究奠定了基础。