Advanced Science | 上海交通大学生物医学工程学院朱芳芳团队阐述高效再生血小板的新策略
发布时间:2025-05-31 16:20:38

      血小板是人体血液中的一种重要细胞,主要负责止血和凝血功能。在现代医学中,血小板的供应始终无法满足临床需求,尤其是在紧急输血和血液病治疗中。传统的血小板来源主要依赖于捐献,但这种方法存在诸多限制,例如供体短缺、质量不稳定以及潜在的传染病风险。因此,开发一种高效、稳定的体外血小板生产技术,成为了医学界亟待解决的难题。血小板由巨核细胞(Megakaryocytes, MKs)分化而来,而巨核细胞的前体细胞(Megakaryocyte Progenitors, MkPs)则是血小板生产的关键环节。然而,目前从造血干细胞(Hematopoietic Stem and Progenitor Cells, HSPCs)分化出巨核细胞和血小板的效率极低,难以满足临床紧急输血和血液病治疗的需求。

      近日,上海交通大学生物医学工程学院的朱芳芳团队在国际知名期刊Advanced Science上发表了一篇题为“Efficient Generation of Megakaryocyte Progenitors and Platelets from HSPCs via JAK2/STAT3 Signaling”的研究论文,为这一难题带来了新的曙光。朱芳芳研究员团队长期致力于血液细胞再生技术的研究。他们发现,通过调控特定的信号通路和基因表达,可以显著提高从HSPCs分化出MkPs和成熟巨核细胞的效率,进而增加血小板的产量。

1. VGM-cocktail MkP中的调控机理研究

      在这项研究中,团队开发了一种名为“VGM-cocktail”的新型分化诱导方法。VGM-cocktail由三种关键成分组成:HES7基因过表达、HDAC抑制剂和GABA激动剂。这种组合通过协同作用,将MkPs的分化效率提高到了约90%,并且在不同供体来源的HSPCs中均得到了验证。这种组合的作用不仅体现在高效的分化上,还体现在MkPs的长期增殖能力上。实验结果显示,VGM诱导的MkPs在体外培养中可以存活长达51天,并且在整个培养期间保持较高的增殖活性。这种长期的增殖能力为大规模生产血小板提供了可能。

2. VGM-cocktail:开启高效生产MkP的钥匙

      在体外实验中,VGM诱导的MkPs经过进一步分化后,能够显著增加成熟血小板的产量。实验结果显示,VGM组的CD41+CD42b+血小板比例高达40.9%,远高于对照组。此外,这些血小板在激活后表现出更高的CD62P表达水平,表明其功能与人体外周血中的血小板相似。在体内实验中,研究人员将VGM诱导的MkPs移植到血小板减少症小鼠模型中,发现这些MkPs能够在小鼠体内成功分化并释放功能性血小板。移植后0.5小时至24小时内,小鼠外周血中的人类血小板嵌合率(mCD41-hCD41+)显著高于对照组,表明VGM诱导的MkPs在体内具有高效的血小板生成能力。

3. VGM诱导的MkPs在体外和体内高效生成血小板

      为了深入理解VGM-cocktail的作用机制,研究人员对VGM诱导的MkPs进行了转录组分析。结果表明,VGM组合显著激活了JAK2/STAT3信号通路,这一通路在巨核细胞分化和血小板生成中起着至关重要的作用。通过进一步的实验验证,研究人员发现,抑制JAK2信号通路可以显著降低VGM诱导的MkPs分化效率,从而证实了JAK2/STAT3信号通路在VGM组合作用中的关键地位。

4. JAK2-STAT3信号通路的作用

      朱芳芳团队的这项研究不仅为血小板的体外生产提供了一种高效、稳定的方法,还为血液细胞再生技术的发展开辟了新的方向。未来,随着细胞工程技术、基因编辑技术和信号通路调控技术的不断进步,血小板再生技术有望在临床转化、个性化治疗、再生医学应用等方面取得更大的突破。

      上海交通大学生物医学工程学院刘慧聪博士为该论文第一作者、王灵娜博士、刘嘉庆博士为共同第一作者,朱芳芳副教授为通讯作者。

      Liu H, Wang L, Liu J, Yuan H, Zhang K, Qiu Y, Zhu F. Efficient Generation of Megakaryocyte Progenitors and Platelets from HSPCs via JAK2/STAT3 Signaling [J]. Adv Sci, 2025, 29:e2500612.


原文链接:

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202500612