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造血干细胞(HSCs)是骨髓中重要的未成熟血细胞，可以被触发发展成任何类型的血细胞。造血干细胞移植可用于治疗骨髓受损和不再能够产生健康血细胞的情况，但造血干细胞的广泛和安全使用，受到实验室(即体外)细胞生长和扩增障碍的限制。现在，由筑波大学的研究人员领导的一个团队已经建立了一种新的培养系统，可以支持造血干细胞的长期体外扩增。

从脐带血中获得人造血干细胞便利且容易，但这产生的造血干细胞数量不足以进行适当的移植。虽然体外HSC扩增显然是必要的，但这一目标很难实现。在之前的研究中，被称为细胞因子的细胞信号分子和一种被称为白蛋白的蛋白质经常被用来刺激HSC的扩增，但只有短期的成功。

该研究的资深作者Satoshi Yamazaki教授解释说:“其他团队已经使用新的方法对HSC进行体外扩增，包括在细胞培养基中添加小分子，某些水凝胶，各种生长因子或小分子抑制剂，带来了一些有希望的结果。”

虽然细胞因子曾经被认为是体外HSC生长不可或缺的，但研究小组认为还有其他合适的替代新方法。从小鼠造血干细胞开始，他们之前发现白蛋白可以被一种合成聚合物取代。这不仅克服了在不同实验中使用的批次之间的白蛋白相关的可变性问题，而且还防止了通常出现的杂质的负面影响。

当研究小组将这种方法应用于人类造血干细胞时，他们注意到其增殖能力不如小鼠造血干细胞强。经过分子分析，他们观察到是重要信号分子PI3K和AKT的活性降低。为了解决这个问题，他们发现添加激活PI3K和AKT的化学物质可以显著改善人类HSC的生长。

Yamazaki教授说:“我们还发现，添加一种被称为butyzamide的受体激动剂的化学物质可以刺激细胞增殖，为过去常用的细胞因子提供了一种很好的替代品。”

研究人员发现，添加一种名为UM171的化合物，以及一种特定的聚合物，通过支持HSC的长期膨胀，改善了结果。利用RNA测序技术，该团队还证实了该系统对单个细胞中基因表达的成功影响。此外，将造血干细胞移植到小鼠体内，支持细胞的植入和生长，这些细胞使用新的培养系统进行扩增。

考虑到人造血干细胞体外扩增的重要性，新建立的系统使用最佳化学定义的细胞培养基，为使用典型的含有细胞因子的培养基的系统提供了合适的替代方案。这项工作可能有助于推进各种造血干细胞相关治疗的临床开发，并可能挽救生命。