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干细胞因子及其应用

　自1990年美国3个研究组几乎同时报道干细胞因子以来，世界各地进行了广泛深入的研究。现将干细胞因子的研究现状作一综述。
　　1　SCF的结构和理化性质
　　干细胞因子又称肥大细胞生长因子，Kit配体及Steel因子。它是由骨髓微环境中的基质细胞产生的一种酸性糖蛋白。其糖基连在肽键的N和O基团上，相对分子质量31 000～36 000，由非共价结合的两个相同亚基组成。等电点PI=。SCF共有273个氨基酸。从-25～-1为信号肽，+1～+189为膜外功能区，+190～+216为跨膜区，+217～+248为胞浆功能区。鼠与人的SCF有83%的同源性［1］。
　　SCF在小鼠由10号染色体Steel位点编码。在人位于12 q22～24。SCF有2种存在形式：可溶性和膜结合型。在人，编码248个氨基酸的mRNA，其第6个外显子中有一蛋白切割位点。由此mRNA表达165个氨基酸的可溶性SCF。编码220个氨基酸的mRNA，其第6个外显子中无蛋白切割位点。由此mRNA表达膜结合型SCF。在鼠，可溶性SCF可由SCF248在第6外显子切割或SCF248和SCF220的第7外显子切割而成。膜结合型SCF由SCF220表达。2种形式SCF均有生物学活性［2］。鼠和人SCF对人造血细胞几乎有相等的生物学活性，但对鼠细胞，鼠SCF比人SCF生物效应强800倍［3］。
　　2　SCF的生物学活性
　　基因重组SCF和天然SCF有着相同生物学活性。2种形式SCF对造血都起重要作用。但Dolci等［4］发现结合型SCF比可溶性SCF支持造血长几个星期，对原始胚细胞存活刺激作用以结合型SCF为强。可溶性SCF激活c-kit受体短暂，诱导细胞表面c-kit受体下调更迅速。
　　SCF和其他细胞因子一起诱导干和祖细胞增生、延长其存活期及引起干和祖细胞动员。虽然SCF的受体在祖细胞无显着不同，但SCF诱导红系祖细胞增生比粒-单祖细胞强，可能是其他特异性因素影响祖细胞对SCF的反应性［5］。给小鼠应用SCF和粒细胞集落刺激因子(G-CSF)，外周血干细胞和祖细胞第1天即达高峰，6周后正常。骨髓中干和祖细胞第1天下降，第14天升高达10倍，6周后正常。表明最初外周血干和祖细胞升高是由骨髓中动员到外周血［6］。Mauch等［7］报道SCF和IL-11合用增加长期骨髓增殖细胞从骨髓动员到未切脾鼠的脾和切脾鼠的血液。Yonemura等［8］认为SCF单独在体外不能维持干细胞数量，体内作用是SCF和其他细胞因子相互作用的结果。
　　在体外SCF和IL-7协同促进前体B细胞增生。Takeda等［9］认为体内B细胞发育不是受体c-kit和SCF相互作用，而另一受体型酪氨酸激酶对B细胞发育比c-kit更重要。
　　SCF在肥大细胞发育和存活中起关键作用。小鼠SCF的基因缺失导致结缔组织和粘膜表面肥大细胞缺乏。由于SCF引起肥大细胞脱粒，应用时一般以减少剂量为代价。Nocka等［10］发现二硫化物相联系的二聚体SCF比普通SCF刺激细胞增生强10～20倍。但对肥大细胞脱粒并不比普通SCF强。
　　SCF既有化学激动性，也有化学趋化性。膜结合型SCF促进造血祖细胞回到骨髓。静脉输注kit+造血祖细胞后其沿着SCF的梯度移动到骨髓。这是由kit粘附到骨髓基质细胞表面的SCF引起［11］。Kim等［12］认为基质细胞源因子-1只有化学趋化性，它作为生理抗移动因子抑制造血祖细胞移出骨髓。
　　应用SCF、促血小板生长因子(TPO)、IL-12、IL-3处理冷冻骨髓细胞移植给鼠，其恢复血小板和中性粒细胞比用未处理的骨髓移植早3～6 d［13］。在鼠模型中，受者在应用5-FU前和后给予SCF注射，可以使干细胞从静止期进入细胞周期。这样干细胞对5-FU敏感，易于杀 死，为供者骨髓移入受者提供了稳定的内环境，有利于骨髓移植的成功［14］。
　　将虫荧光素酶基因连在质粒上，该基因以聚赖氨酸与抗生蛋白链菌素共价连接，生物素酰基化的SCF以生物素与SA连接，腺病毒与PL共价连接，用此载体转染人MBO2和MO-7e细胞，孵育2 h通过SCF与c-kit结合转染效率可达90%［15］。但Fielding等［16］报道逆转录病毒载体通过连接SCF使SCF与造血细胞表面c-kit粘附，则病毒不能转染造血细胞，对不表达c-kit的非造血细胞却能转染。

　　3　临床应用
　　曾经将血清SCF低下作为引起造血功能障碍的原因。据报道在再障、骨髓增生异常综合征，骨髓移植后患者血清SCF水平低下。Abkowitz等［17］检测了34例纯红系再障患者血清SCF与正常人比较，无显着统计学意义。认为血清SCF水平可能与临床无相关性。但血清SCF是可溶性SCF，至于膜结合型SCF尚无法检测。
　　Weaver等［18］将48例上皮卵巢癌患者第1天给予3 g·(m2)-1环磷酰胺输注，4 h输完，美司钠6 g·(m2)-1输注12 h。然后48例随机分成4组，每人均注射5 μg·kg·d-1G-CSF，每组中有9例加用重组人的SCF。按组别分别给予5 μg·、10 μg·、15 μg·、20 μg·。化疗后48 h开始应用，直到外周血WBC≥×109 L-1。这时进行外周血单成分采集。结果发现长期培养起始细胞在SCF 20 μg·组比单用G-CSF组增加倍,CD34+细胞增加3倍，CD34+CD33-细胞增加64倍。Glaspy等［19］将215例高危期乳癌患者化疗后随机分组，单用G-CSF 10 mg·达7 d，G-CSF 10 μg·和重组人SCF 5、10、15、20、25、30 μg·联合用药达7、10、13 d。每种疗法的最后3 d进行外周血白细胞单成分采集，结果发现应用20 μg·和10 μg·后，第5天开始进行外周血单采是动员外周血祖细胞的最适剂量和最佳方案。Begley等［20］将62例早期乳癌患者化疗前随机分组接受12 μg·和同剂量G-CSF加rhSCF 5、10、15 μg·达7 d，以及用10 d 10 μg·且第4天加用G-CSF达7 d。结果发现先用SCF 3 d作预治疗，再用二者联合治疗组，外周血造血祖细胞升高更加明显。SCF一般为皮下注射。最普遍的副反应是注射局部皮肤有轻度水肿，外有一圈红肿。一般在注射后4 h开始，持续24～48 h，以后恢复正常。偶有过敏反应报道，应用前可给予抗过敏预防［19］。
　　虽然干细胞因子的研究已经深入，但仍有尚未解决的问题。(1)SCF和其受体c-kit相互作用触发细胞内变化的具体机制有待继续阐明；(2)SCF的基础研究较多，临床应用不够广泛，对再障治疗效果尚不确定；(3)SCF在体外能引导载体转染，体内尚缺乏证据。
　　参考文献
　　1　Lyman SD,Williams　activity of mast cell growth factor,a ligand for the c-kit proto-oncogene and product of the murine ;SL locus. Exp Hematol，1992,20(1):132
　　2　Huang EJ,Nocka KH,Buck J,et　expression and processing of twocell associated forms of the kit ligand:KL-1 and　Biol Cell,1992,3:349
　　3　Martin FH,Suggs SV,Langley KE,et　structure and functional expression of rat and human stem cell factor ,1990,63(1):203
　　4　Dolci S,Williams DE,Ernst MK,et　for mast cell growth factor for primordial germ cell survival in ,1991,352(6338):809
　　5　Olweus J,Terstapen LWMM,Thompson PA,et　and function of receptors for stem cell factor and erythropoietin during lineage commitment of human hematopoietic progenitor ,1996(5),88:1594
　　6　Bodine DM,Seidel NE,Orlic　marrow collected 14 days after in vivo administration of granulocyte colony stimulating factor to mice has 10 fold more repopulating ability than untreated bone ,1996,88(1):89
　　7　Mauch P,Lamont C,Neben TY,et　stem cells in the blood after stem cell factor and interleukin-11 administration:evidence for different machanisms of ,1995,86(12):4674

　　8　Yonemura Y,Ku H,Lyman SD,et　vitro expansio n of hematopoitic progenitors and maintenance of stem cells:comparison between flt3/flt2 ligand and kit ,1997,89(6):1915
　　9　Takeda S,Shimizu T,Rodewald　between c-kit and stem cell factor are not required for B cell development in , 1997,89:518
　　10　Nocka KH,Levine BA,Ko JL,et　growth promoting but not mast cell degranulation potential of a covalent dimer of c-kit , 1997,90:3874
　　11　Okumura N,Tsuji K,Ebihara Y,et　and chemokinetic activities of stem cell factor on murine hematopoietic progenitor , 1996,87:4100
　　12　Kim CH,Broxmeyer　vitro behavior of hematopoietic progenitor cells under the influnce of chemoattractants:stromal cell derived factor-1,steel factor,and the bone marrow , 1998,91:100
　　13　Ratajczak MZ,Ratajczak J,Machalinski B,et　vitro and in vivo evidence that ex vivo cytokine priming of donor marrow cells may ameliorate posttransplant , 1998,91:353
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　　15　Schwarzenberger P,Spence SE,Gooya JM,et　gene transfer to human hematopoietic progenitor cell lines through the c-kit , 1996,87:472
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　　17　Abkowitz JL,Hume H,Yancik SA,et　cell factor serum levels may not be clinically relevant ［letter］.Blood, 1996,87:4017
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　　19　Glaspy JA,Shpall EJ,Lemaistre CF,et　blood progenitor cell mobilization using stem cell factor in combination with filgrastim in breast cancer , 1997,90:2939
　　20　Begley CG,Basser R,Mansfield R,et　levels and enhanced clonogenic capacity of blood progenitor cells following administration of stem cell factor plus granulocyte colony&n bsp;stimulating factor to , 1997,90:3378