人类胚性和诱导性多功能干细胞向造血细胞诱导分化的全人源化培养体系的研究

近年来，随着人类胚性干细胞（hESC）和诱导性多潜能干细胞（hiPSC）的成功建株，一个热点问题是能否在体外成功地大量扩增功能成熟的各种人体组织细胞（包括造血细胞）。目前，几乎所有成熟血细胞都能从hESC/hiPSC诱导产生。我们确立了使用小鼠AGM细胞和hESC共培养诱导分化产生功能成熟的血液细胞的有效方法。但在hESC/hiPSC由来的造血细胞应用到临床之前，需要建立一个脱离动物源的培养系统，以确保临床使用的安全。我们拟用人类AGM基质细胞和hESC/hiPSC共培养的方法，建立更有效的全人源化造血细胞培养体系。并通过细胞／分子生物学的手段，检测hESC/hiPSC由来的血细胞的特征和功能成熟度。本研究项目的最终目的，是在揭开人类最初血液发生学的未知奥秘的同时，为今后hESC/hiPSC由来的血细胞治疗（包括输血替代治疗等）奠定科学的基盘。

1, 摘要.我们在2011年申报自然科学基金面上项目支撑时，结合我们已经建立的小鼠AGM基质细胞共培养的高效方法，重点瞄准以下三个研究方向：1）建立全新的脱离动物来源成分的诱导培养体系，以保证hESC/hiPSC由来的成熟血液细胞能够安全地应用于临床。2） 体外大量扩增hPSC 和hAGM-SC共培养产生的造血干／祖细胞，并探索可移植的造血干细胞的产生模式。3）通过开发各种hPSC由来的成熟血液细胞的培养体系，建立各种特定谱系的成熟血细胞的细胞治疗模式..围绕这几个目的，我们的主要研究内容设定为：.1, 建立高效的体外造血诱导分化体系，尤其是全人源化的体系，包括制作人类胚胎造血基质细胞和脱动物血清的培养体系的建立。.2, 大量诱导产生定向分化的各种成熟造血细胞，并从功能上鉴定他们的成熟特征。.3, 利用我们的优势研究背景，着重研究hPSC向红细胞发生发育以及分化成熟的机制和应用转化。.4, 利用我们的优势研究背景， 着重研究人类早期造血过程中（在造血干细胞之前）产生的自然免疫细胞的发生发育机制和功能成熟途径，特别注重功能特征。.5, 利用添加小分子物质，以及3D培养技术， 在优化我们的方法基础上， 探索hPSC规模化产生各种造血细胞（包括造血干细胞，红细胞等）的方法。.6, 为阐明人类早期造血的分子调控机制，通过操作关键的造血发生分子，时序性地观察造血的发生，以期揭开造血调控的机制。.我们取得了初步的成绩，多篇论文已发表或在修改和投稿中。我们竞争获得了多项国家级和院校级别的研究资助，包括“973”项目, 2011计划，自然科学基金面上项目（81370597)， 中国医学科学院“协和创新团队”等。我们的工作在hPSC产生的红细胞，小分子物质促进hPSC造血干祖细胞的生成，自然免疫细胞的发生学和功能特征等方面取得具有原创和领先特色的成绩。部分成果已经申报专利授权。我们感谢国家基金委对我们的大力资助。我们期望在今后的工作中进一步体现和延伸基金委的这份扶持的作用和成果体现。