确定最合适的造血干细胞增殖因子浓度

本研究小组先前报道的用基于重组蛋白的培养条件，查出诱导造血干细胞分裂的最适宜浓度。结果是低浓度SCF和高浓度TPO之间的平衡可以在维持造血干细胞性质的同时长期进行有效培养。

1）PVA取代了血清白蛋白的功能并抑制细胞衰老，从而增殖造血干细胞（图1）

纯化白蛋白和重组白蛋白在纯化过程中难免会有无法去除的杂质混入其中。本研究表明这种杂质可以诱导造血干细胞自身的分化方向。并且已知蛋白质的氧化反应可以诱导细胞衰老。于是研究小组考虑用化学物质代替白蛋白，而不用其他蛋白质。解决这一问题的过程中，研究发现PVA是白蛋白的有效替代物质。并且由于PVA在培养液中不容易被氧化，性质稳定，因此它可以做到在抑制造血干细胞老化的同时保持长时间的细胞增殖。

图1：不含血清白蛋白的PVA培养液也可以有效诱导小鼠造血干细胞增殖。A、B）作为血清白蛋白替代品化学物质PVA，经探索表明它具有和血清血蛋白一样的能诱导造血干细胞细胞分裂的功能。B)初始细胞数量为50增殖出的造血干细胞和造血祖细胞

2）PVA造血干细胞的增殖培养系统甚至可以从一个造血干细胞诱导增殖出可以供给多个受体的细胞数目。

从小鼠身上分离提取出一个造血干细胞，经过一个月时间培养增殖后再多次进行放射线照射（此步骤是为破坏骨髓诱发贫血症状），然后移植到小鼠体内。结果证实，所有移植到小鼠身上的增殖造血干细胞都可以进行骨髓重建。这表明，从供体由来的少量造血干细胞可以通过增殖培养，甚至能制备出可以供给多个患者的细胞量。

图2：从小鼠骨髓中提取出一个造血干细胞培养一个月之后，将增殖的细胞移植到多只小鼠体内，结果在所有小鼠体内都发现了造血干细胞的骨髓重建。

3）确立骨髓未破坏安全的造血干细胞移植模型（图3）

很多研究报告指出，造血干细胞很难在骨髓中成活，只有用放射线照射或者药物先将它在骨髓中所处的环境（骨髓niche)破坏掉，才能成活。近年日本国内外的研究报告表明，如果将大量造血干细胞移植到个体中，可以在不需要破坏骨髓环境的前提下移植造血干细胞。

但是由于供体由来的造血干细胞数量有限，因此这种大量移植造血干细胞的方法是不可行的。本研究小组利用此次发现的增殖培养系统，将少量（50个）造血干细胞成功培养出足量的造血干细胞。并且不需要破坏骨髓环境，可以安全简便地进行，这是移植造血干细胞的最新方法。

图3：将50个小鼠骨髓由来造血干细胞通过PVA培养大幅增殖后移植到免疫缺陷（T细胞和B细胞缺损）的小鼠体内，可以促进T细胞和B细胞分化以根治免疫缺陷症状。

本研究小组利用小鼠的造血干细胞进行研究，通过使用液体胶水的主要成分PVA，在造血干细胞的长期培养体系中成功增殖。并且这种培养体系有应用于人类造血干细胞的可能性，以上成果为包括白血病在内的血液疾病新一代干细胞治疗铺平了道路，同时也为干细胞领域的基础研究做出了巨大的贡献。由于PVA是日常用的廉价化学物质，并且能很容易就达到医药品制造等级，所以将来它也会在减少干细胞治疗费用上做出巨大贡献。