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干细胞因子及其应用

来源:铁道医学 作者:曾赟 2004-9-27
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摘要: 自1990年美国3个研究组几乎同时报道干细胞因子以来,世界各地进行了广泛深入的研究。现将干细胞因子(SCF)的研究现状作一综述。1SCF的结构和理化性质干细胞因子又称肥大细胞生长因子(MGF),Kit配体(KL)及Steel因子(SLF)。它是由骨髓微环境中的基质细胞产生的一种酸性糖蛋白。...


  自1990年美国3个研究组几乎同时报道干细胞因子以来,世界各地进行了广泛深入的研究。现将干细胞因子(SCF)的研究现状作一综述。

  1 SCF的结构和理化性质

  干细胞因子又称肥大细胞生长因子(MGF),Kit配体(KL)及Steel因子(SLF)。它是由骨髓微环境中的基质细胞产生的一种酸性糖蛋白。其糖基连在肽键的N和O基团上,相对分子质量31 000~36 000,由非共价结合的两个相同亚基组成。等电点PI=3.8。SCF共有273个氨基酸。从-25~-1为信号肽,+1~+189为膜外功能区,+190~+216为跨膜区,+217~+248为胞浆功能区。鼠与人的SCF有83%的同源性[1]。

  SCF在小鼠由10号染色体Steel位点编码。在人位于12 q22~24。SCF有2种存在形式:可溶性和膜结合型。在人,编码248个氨基酸的mRNA(SCF248),其第6个外显子中有一蛋白切割位点。由此mRNA表达165个氨基酸的可溶性SCF。编码220个氨基酸的mRNA(SCF220),其第6个外显子中无蛋白切割位点。由此mRNA表达膜结合型SCF。在鼠,可溶性SCF可由SCF248在第6外显子切割或SCF248和SCF220的第7外显子切割而成。膜结合型SCF由SCF220表达。2种形式SCF均有生物学活性[2]。鼠和人SCF对人造血细胞几乎有相等的生物学活性,但对鼠细胞,鼠SCF比人SCF生物效应强800倍[3]。

  2 SCF的生物学活性

  基因重组SCF和天然SCF有着相同生物学活性。2种形式SCF对造血都起重要作用。但Dolci等[4]发现结合型SCF比可溶性SCF支持造血长几个星期,对原始胚细胞存活刺激作用以结合型SCF为强。可溶性SCF激活c-kit受体短暂,诱导细胞表面c-kit受体下调更迅速。

  SCF和其他细胞因子一起诱导干和祖细胞增生、延长其存活期及引起干和祖细胞动员。虽然SCF的受体在祖细胞无显著不同,但SCF诱导红系祖细胞增生比粒-单祖细胞强,可能是其他特异性因素影响祖细胞对SCF的反应性[5]。给小鼠应用SCF和粒细胞集落刺激因子(G-CSF),外周血干细胞和祖细胞第1天即达高峰,6周后正常。骨髓中干和祖细胞第1天下降,第14天升高达10倍,6周后正常。表明最初外周血干和祖细胞升高是由骨髓中动员到外周血[6]。Mauch等[7]报道SCF和IL-11合用增加长期骨髓增殖细胞(LTMRC)从骨髓动员到未切脾鼠的脾和切脾鼠的血液。Yonemura等[8]认为SCF单独在体外不能维持干细胞数量,体内作用是SCF和其他细胞因子相互作用的结果。

  在体外SCF和IL-7协同促进前体B细胞增生。Takeda等[9]认为体内B细胞发育不是受体c-kit和SCF相互作用,而另一受体型酪氨酸激酶(FLK2)对B细胞发育比c-kit更重要。

  SCF在肥大细胞发育和存活中起关键作用。小鼠SCF的基因缺失导致结缔组织和粘膜表面肥大细胞缺乏。由于SCF引起肥大细胞脱粒,应用时一般以减少剂量为代价。Nocka等[10]发现二硫化物相联系的二聚体SCF比普通SCF刺激细胞增生强10~20倍。但对肥大细胞脱粒并不比普通SCF强。

  SCF既有化学激动性,也有化学趋化性。膜结合型SCF促进造血祖细胞回到骨髓。静脉输注kit+造血祖细胞后其沿着SCF的梯度移动到骨髓。这是由kit粘附到骨髓基质细胞表面的SCF引起[11]。Kim等[12]认为基质细胞源因子-1(SDF-1)只有化学趋化性,它作为生理抗移动因子抑制造血祖细胞移出骨髓。

  应用SCF、促血小板生长因子(TPO)、IL-12、IL-3处理冷冻骨髓细胞移植给鼠,其恢复血小板和中性粒细胞比用未处理的骨髓移植早3~6 d[13]。在鼠模型中,受者在应用5-FU前和后给予SCF注射,可以使干细胞从静止期进入细胞周期。这样干细胞对5-FU敏感,易于杀死,为供者骨髓移入受者提供了稳定的内环境,有利于骨髓移植的成功[14]。

  将虫荧光素酶基因连在质粒上,该基因以聚赖氨酸(PL)与抗生蛋白链菌素(SA)共价连接,生物素酰基化的SCF以生物素与SA连接,腺病毒与PL共价连接,用此载体转染人MBO2和MO-7e细胞(两者均表达c-kit),孵育2 h通过SCF与c-kit结合转染效率可达90%[15]。但Fielding等[16]报道逆转录病毒载体通过连接SCF使SCF与造血细胞表面c-kit粘附,则病毒不能转染造血细胞,对不表达c-kit的非造血细胞却能转染。

  3 临床应用

  曾经将血清SCF低下作为引起造血功能障碍的原因。据报道在再障、骨髓增生异常综合征,骨髓移植后患者血清SCF水平低下。Abkowitz等[17]检测了34例纯红系再障患者血清SCF与正常人比较,无显著统计学意义。认为血清SCF水平可能与临床无相关性。但血清SCF是可溶性SCF,至于膜结合型SCF尚无法检测。

  Weaver等[18]将48例上皮卵巢癌患者第1天给予3 g·(m2)-1环磷酰胺输注,4 h输完,美司钠6 g·(m2)-1输注12 h。然后48例随机分成4组,每人均注射5 μg·kg·d-1G-CSF,每组中有9例加用重组人的SCF。按组别分别给予5 μg·kg-1.d-1、10 μg·kg-1.d-1、15 μg·kg-1.d-1、20 μg·kg-1.d-1。化疗后48 h开始应用,直到外周血WBC≥4.0×109 L-1。这时进行外周血单成分采集。结果发现长期培养起始细胞(LTC-IC)在SCF 20 μg·kg-1.d-1组比单用G-CSF组增加5.8倍,CD34+细胞增加3倍,CD34+CD33-细胞增加64倍。Glaspy等[19]将215例高危期乳癌患者化疗后随机分组,单用G-CSF 10 mg·kg-1.d-1达7 d,G-CSF 10 μg·kg-1.d-1和重组人SCF 5、10、15、20、25、30 μg·kg-1.d-1联合用药达7、10、13 d。每种疗法的最后3 d进行外周血白细胞单成分采集,结果发现应用20 μg·kg-1.d-1SCF和10 μg·kg-1.d-1G-CSF后,第5天开始进行外周血单采是动员外周血祖细胞的最适剂量和最佳方案。Begley等[20]将62例早期乳癌患者化疗前随机分组接受12 μg·kg-1.d-1G-


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