患者巨核细胞与人骨髓基质在三维纤维支架共培养,比较 ruxolitinib 对促纤维化表达及未恢复的 CXCL12 的作用。原创概念示意,非原始组织或数据图。
患者巨核细胞与人骨髓基质在三维纤维支架共培养,比较 ruxolitinib 对促纤维化表达及未恢复的 CXCL12 的作用。原创概念示意,非原始组织或数据图。(J&E Bio)

用患者巨核细胞研究 JAK2 背景对骨髓基质的影响

真性红细胞增多症(polycythemia vera,PV)可以进展为骨髓纤维化。德国亚琛工业大学(RWTH Aachen University)等团队用患者来源的人诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)研究巨核细胞如何影响骨髓基质。

研究纳入 3 位 JAK2-V617F 患者,建立单等位、双等位变异及同基因背景对照。CD61/CD41 双阳性巨核细胞比例的显著增加只见于已进展为骨髓纤维化的患者 2,患者 1、3 未出现相同的显著增加。患者 2 的变异模型对血小板生成素的依赖也降低。后续共培养采用患者 1、2 的细胞。

双等位变异巨核细胞出现促炎和促纤维化相关表达,分泌更多 CXCL8 等炎症介质。它们的蛋白合成也降低。作者因此进一步检查,这些细胞是否能改变相邻的间充质基质细胞。

三维纤维支架让细胞接触,二维条件没有同样表现

团队先在常规二维培养中进行共培养,没有诱导出相同的促纤维化表达。随后,巨核细胞与人骨髓间充质基质细胞(mesenchymal stromal cells,MSCs)在聚己内酯纤维支架上共培养 72 小时。

支架由熔体电书写制备,用于支持细胞进入纤维网络。培养中的 MSCs 包括人原代细胞及永生化 MSOD 细胞系;GFP 阳性基质细胞和 CD42b 阳性巨核细胞的图像显示,两者位置相近。

实验结束后,团队分离 MSCs 并测量其 RNA。双等位变异巨核细胞使 ACTA2、FAP 和 GLI1 明显升高;COL1A1 虽有升高趋势,却未达到统计显著。检测结果描述的是基质细胞表达变化,尚非完整纤维组织的形成量。

条件培养液不能复制全部接触效应

团队用巨核细胞条件培养液进行比较。它对 GLI1 产生类似变化,却没有复制 ACTA2 和 FAP 的上调,说明可溶性因子不能解释全部现象。直接细胞接触是这一模型的重要组成部分。

单等位变异巨核细胞也产生相似方向的变化,但总体弱于双等位变异条件。基因背景、细胞类型和三维环境因此共同影响促纤维化表型。

图 5 不同指标的独立实验数并不相同;ruxolitinib 条件为 2 至 4 次。研究中 3 位患者的来源规模,与每个药理指标的重复数分别报告。

ruxolitinib 减轻促纤维化表达,CXCL12 仍未恢复

为检查药物反应,团队在共培养中加入 1 μM JAK 抑制剂 ruxolitinib。双等位变异巨核细胞引起的促纤维化变化得到减轻,部分指标接近消失。

药物单独作用于 MSCs,或用于 MSCs 与无突变巨核细胞的共培养,没有同样影响。匹配这些条件,可以把变异巨核细胞相关的药理变化与一般基质效应分开。

另一个结果没有被药物恢复:变异巨核细胞使 MSCs 中支持造血干细胞的 CXCL12 表达降低,ruxolitinib 没有逆转这一变化。

促纤维化标志与造血支持指标没有同步恢复

作者也指出,ruxolitinib 在患者纤维化中的作用仍有限,可能需要同时考虑其他信号和细胞类型。模型没有包含完整骨髓环境。

ruxolitinib 使促纤维化标志下降,却没有恢复 CXCL12,模型将这两类反应分别呈现。作者提出,进一步研究可加入其他细胞类型,检查更完整骨髓环境中的相互作用。

来源与延伸阅读

  1. Proinflammatory phenotype of iPS cell-derived JAK2 V617F megakaryocytes induces fibrosis in 3D in vitro bone marrow niche. Stem Cell Reports. 2024. doi:10.1016/j.stemcr.2023.12.011 ↗