[发明专利]用于造血干细胞药物中的方法和化合物

说明书

技术领域

本发明一般涉及造血干细胞医学领域，特别是再生疗法和骨髓移植。具体地，本发明涉及用于人体损伤组织的再生、干细胞/祖细胞的离体繁殖和血液或免疫系统疾病的治疗中的方法和组合物。

背景技术

终身血液生产依赖于造血干细胞(HSC)静止、自我更新和分化之间的精细平衡协调。对干细胞是如何选择这些不同的命运的控制机制尚不清楚。

造血系统在生物体的整个生命期间具有每天产生2000亿个红细胞的能力。这种令人难以置信的长期细胞生产是通过造血干细胞协调的，其同时必须维持整个生命期间的功能。血液系统的维持是通过存在于骨髓(BM)的低氧区(缺氧小生境)的造血干细胞库(pool)保证。这些罕见的细胞能够终身自我更新，并定向到多能祖细胞(MPP)。

功能HSC库的保存是通过保持静止的HSC库实现的，即该细胞采用避免细胞应激和损伤的策略(Wilson et al.,2008,Cell,135(6),118-29)。细胞代谢在这一过程中起关键作用，最近已成为HSC功能的主调节因子(Tabuko et al.,2013,Cell Stem Cell,12(1),49-61)。如果细胞代谢的调节在维持静止状态中起关键作用，则它还引导HSC命运的决定(Ito et al.,2012,Nat.Med.,18(9),1350-8)。

BM的移植是用于血液恶性肿瘤如白血病及血液和免疫系统其他疾病的可能挽救生命的治疗疗法，这类疾病包括但不限于癌症(例如白血病、淋巴瘤)、血液疾病(例如遗传性贫血、先天性代谢异常、再生障碍性贫血、β-地中海贫血、先天性纯-Diamond综合征、球细胞脑白质营养不良、镰状细胞性贫血、重症联合免疫缺陷、X性联淋巴增生综合征、维斯科特-奥尔德里奇综合征、亨特综合征、胡尔勒综合征、自毁容貌综合征、骨硬化症)、免疫系统的化疗救援，和其他疾病(例如自身免疫疾病、糖尿病、类风湿性关节炎、系统性红细胞增多症)。

为了改善移植后患者的结果，通过缩短血液恢复周期以减少严重感染和出血的危险是至关重要的。几十年来，造血干细胞已成功用于血液系统和免疫疾病的治疗，但它们有限的数量阻碍了基于HSC疗法更可靠和更广泛的应用。事实上，造血干细胞是目前最广泛用于临床应用的干细胞，HSC疗法仍然是一个非常危险的过程，当应用于血液恶性肿瘤时具有接近50％的关联死亡率，主要是由于继BM消融(ablation)后的嗜中性粒细胞滞后所致。

此外，体外繁殖功能HSC的无数尝试已经失败，因为长期自我更新和体内再生能力在培养中迅速消失。而长期HSC(也称为LT-HSC，通常由标志物Lin-cKit+Sca-1+(LKS CD150+CD34-)定义)到短期HSC(也称为ST-HSC，LKS CD150+CD34+)和多能祖细胞(也被称为MPP，LKS CD150-CD34+)的发展仅由在细胞表面标志物集合(repertoire)中的小变化反映，该表面标志物集合不能可靠地预测体内功能。临床研究表明，离体扩增的造血干细胞只具有瞬时造血贡献。事实上，扩增的造血干细胞移植迅速，但无助于长期的多谱系移植，可能是由于自我更新能力的丧失。由于缺乏可靠的表型或遗传标记来区分自我更新、来自早期的长期HSC，使得难以阐明功能损害的后代自我更新的分子机制。

在目前用作诸如血液系统恶性肿瘤等疾病的疗法的人类自体和异体骨髓移植中，大量患者在家庭和世界注册表上均找不到组织相容性的捐赠者，因此必须借助于用于造血干细胞移植的其他来源，如脐带血。不幸的是，脐带血(CB)中含有比动员的外周血CD34+细胞(MPBC)或BM绝对数量低得多的HSC，使得CB不太优选用于成人患者的治疗。增加造血干细胞和祖细胞数目的能力在理论上减少了每MPBC或骨髓捐赠所需的量或(使用多个脐带血单位的双移植)避免了从不同的脐带汇集造血干细胞的需要，这要求提高人类白细胞抗原(HLA)匹配的严格性。

然而，已证明人骨髓的扩增培养呈现有限的造血潜能，产生数目减少的造血祖细胞和成熟血细胞，且细胞生产停止约六至八周，尽管使用外源生长因子促进体外扩增进行了许多努力，但仅成功地实现了多能细胞数目的有限增加。此外，目前非常难以可靠地扩增分离自BM-和CB-造血干细胞的长期再填充(LT)-HSC，这加剧了对LT-HSC的新供给的需要。