造血干细胞与淋巴细胞
由于用脾集落法未能证明淋巴细胞的发生,所以造血干细胞与淋巴细胞在发生学的关系,直到60年代Wu等建立了放射诱导染色体标记技术后才逐步得到阐明。
Wu等用照射诱导小鼠骨髓干细胞染色体发生一定程度的畸变,做为标记,但又不影响其细胞分裂。将这种细胞输入另一照射小鼠体内后,可以重建其造血和免疫功能。
由于它们具有特殊的畸形染色体,因此在照射宿主体内,任何二种细胞只要它们有共同的标记染体,应表明它们是来自同一干细胞。由于在照射诱导条件下,骨髓细胞中分化程度不同的干细胞,可以产生不同类型的染色体畸变,所以通过核型分析就能检查不同细胞的共同前体细胞。
Abramon等在70年代,用上述方法,发现在受体小鼠骨髓细胞、脾集落形成细胞以及经植物血凝素(PHA)和脂多糖(LPS)等丝裂原刺激的体外培养脾细胞中,都发现了一种共同的标记染色体,这证明它们都是从供体骨髓中的多能干细胞分化而来,从而有力的证明了无论是髓系干细胞和淋巴细胞,都是来自共同的造血干细胞。
目前已证明在小鼠骨髓中存在有前驱T细胞(pro-T)和前驱B细胞(pro-B)。ProT进入胸腺后可发育分化为成熟T细胞,pro-B则在骨髓内发育分化为成熟B细胞。但尚未直接证明在小鼠骨髓中存在有淋巴系干细胞。虽然如此,多数学者认为淋巴系干细胞可能是存在的。其检测困难可能是由于数量太少,或是由于对照射过于敏感,在照射过程中被选择地排除了。
近年的实验证明。在小鼠骨髓中c-kit+细胞可分化为各种血细胞及T和B细胞,但如将胸腺内c-kit+细胞移植于小鼠体内,则丧失其分化为髓系细胞的能力,仍能分化为T和B细胞。提示这种胸腺c-kit细胞可能是淋巴系干细胞。
多能干细胞
多能干细胞是由Till和McCulloch等在60年代初,应用脾集落形成细胞定量法,首先在小鼠体内证明的。他们给经射线照射的小鼠输入同系鼠骨髓细胞,在10~14天后在脾内形成可见的结节,它是由单一骨髓细胞发育分化而成的细胞集落,称之为脾集落形成单位(colony forming unit-spleen,CFU-S)。集落数与输入的细胞数成正比,它可分化发育为红细胞、粒细胞及巨核细胞。CFU-S长期以来用体内集落法进行检测。
在70年代后Johnson和Metcalf等应用鼠胎肝细胞体外培养法,证明具有CFU-S性质的干细胞可在体外培养成功,这是在研究干细胞方法学上的重大改进。
其后,Haral等用小鼠骨髓细胞在甲基纤维素中加入红细胞生成素(erythropoietin,EPO)及脾细胞培养上清,进行体外培养,可形成含有红细胞、巨核细胞以及巨噬细胞的集落,称为混合集落形成单位(CFU-Mix)。其后,小林登等在80年代用人骨髓细胞亦报告CFU-Mix培养成功。即由多能干细胞可进一步分化为定向髓系多能干细胞及淋巴系干细胞。淋巴系干细胞是T和B细胞的共同祖先细胞,但目前尚不能用脾集落实验证明其存在。
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