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微知科普|造血干细胞能培育“原装”人造血？有何科学实验？研究结果如何？


在研制人造血液的过程中 ， 科学家们自然不会忘了几乎“无所不能”的干细胞 。 从免疫学的角度来说 ， 由造血干细胞培育出的人造血是最接近天然血液的代用品 ， 因为它们本身是“原装”的 ， 更能适应人的生理功能 。
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具体的方法是科学家从人的骨髓或人体晶胚中提取造血干细胞 ， 在实验室里将其“培养”“增殖” 。 然后 ， 将大规模培养出的红细胞输入人体内 ， 补充人体的血液 。
科学家在研究中发现虽然成熟的红细胞不能自我复制 ， 但其发育过程中的“半成品”—红系祖细胞具有复制能力 。 他们发现有两个基因对红系祖细胞的复制和成熟发挥重要作用 ， 在将这两个基因导入诱导多能干细胞和胚胎干细胞中后 ， 成功培育出在实验室中几乎可以无限复制增殖的红系祖细胞 ， 并使它们成功分化为成熟的红细胞 。
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分化出的红细胞中大部分都是胚胎血红蛋白 ， 与成人血红蛋白不同 ， 但研究人员证实这些血红蛋白有携氧能力 ， 并能在输血后在实验鼠体内循环 。
一些科学家用诱导多能干细胞生成红细胞来制造人造血 。 例如 ， 2011年 ， 来自法国巴黎的皮埃尔与玛丽·居里大学的卢茨·杜艾团队首次将用干细胞培育的血液输入人体 ， 并取得成功 。 杜艾团队首先从一位志愿者的骨髓里抽取造血干细胞 ， 然后利用一组“鸡尾酒”混合生长因子激发这些干细胞与红细胞相结合 。
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在给这些人造细胞做标记以供追踪之后 ， 他们把其中100亿个细胞（相当于2毫升血液） ， 注射回捐献者的体内 。 5天后 ， 至少94%的人造血细胞仍在这位捐献者的体内循环 。 26天后 ， 41%～63%的血细胞仍然存活 ， 天然血液的存活率也大抵如此 。 这些人造血细胞同天然细胞一样能干 ， 有效地将氧气输送至全身 。
尽管杜艾发布在医学杂志《血液》上的这项研究成果是干细胞造血领域的一大进步 ， 不过用这种方法大规模生产人造血还有很长的路要走 ， 因为此实验中的输血量仅相当于一名普通病人每次输血量的1/200 。
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美国波士顿儿童医院研究团队的方法是先利用皮肤细胞生成人类诱导多能干细胞 ， 把它们暴露在化学物质中 ， 形成一种能产生造血干细胞的胚胎细胞 。 其次是发现5种促使这些胚胎细胞变成造血干细胞的蛋白质 。 然后 ， 该团队把造血干细胞移植到小鼠身上 。 几周后 ， 研究人员发现小鼠体内产生了多种类型的人类血液细胞 。 这表明 ， 那些移植的细胞正好发挥了人类造血干细胞的功能 。
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美国威尔·康奈尔医学院的一支研究团队利用血管内皮细胞来培养造血干细胞 。 造血干细胞能分化成各种各样的血液细胞 。 研究人员发现 ， 他们可以提取血管内皮细胞进行基因改造 ， 使这些细胞更多地产生与造血干细胞功能有关的蛋白质 。 然后 ， 当重新改造过的造血干细胞被移植到小鼠身上时 ， 他们发现 ， 小鼠体内产生的各种血液细胞具有那些血管内皮细胞的遗传属性 。
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