蛋白酶3对造血干/祖细胞增殖和分化的影响

孙露^1,2 刘欢^1,2 谢雪梅^1,2 王丽莎^1,2 张诗悦^1,2 赵梓含^1,2 成天然^1,2 姜珊^1,2 王小菡³ 王彤^1,2 许元富^1,2*

(¹中国医学科学院血液病医院(中国医学科学院血液学研究所), 北京协和医学院, 实验血液学国家重点实验室, 国家血液系统疾病临床医学研究中心, 细胞生态海河实验室, 天津 300020; ²天津医学健康研究院, 天津 301600; ³第二临床医学院, 广东医科大学, 东莞 523808)

摘要 :

蛋白酶3(proteinase 3, PRTN3)是一种中性丝氨酸蛋白酶, 与病原体清除、组织损伤和细胞凋亡有关。近期研究发现, Prtn3在造血干/祖细胞中高表达, 但其生物学功能及意义仍不清楚。围绕上述问题, 该文采用单细胞转录组测序方法分析Prtn3基因在野生型小鼠(WT)血细胞中的表达情况; 构建Prtn3基因敲除小鼠(Prtn3^–/–), 并采用流式细胞术和血常规分别分析Prtn3^–/–小鼠骨髓中的LT-HSC、ST-HSC、MPP、CMP、GMP、MEP及分化成熟细胞的数目和比例; 体外干/祖细胞单细胞和集落培养法分析LSK细胞的增殖和分化潜能; 竞争移植实验分析Prtn3^–/–小鼠LSK细胞的竞争能力以及外周血、脾脏和骨髓中各种血细胞的数目和比例; 免疫荧光法分析Prtn3^–/–小鼠脾脏和骨髓中的供体血细胞分布。结果显示, Prtn3在小鼠造血干/祖细胞, 尤其是在髓系祖细胞(CMP 和GMP)中持续高表达; Prtn3^–/–小鼠骨髓中LSK和LK细胞所占比例显著高于WT小鼠骨髓中LSK和 LK细胞的比例且表现为LT-HSC、ST-HSC、MPP、CMP及GMP在骨髓细胞中的比例均显著增加 (P<0.05); 单个LSK细胞克隆形成能力分析结果表明Prtn3^–/–小鼠的LSK细胞分裂产生的细胞数目特别是小克隆形成的数量显著高于对照组(P<0.05); 体外多细胞集落形成实验结果显示Prtn3^–/–小鼠 LSK细胞的G、M、GM集落形成数量与对照组相比显著增加(P<0.05); 竞争移植实验表明Prtn3^–/–小鼠的LSK细胞增殖分化产生的细胞所占比例显著降低(P<0.05), Prtn3^–/–小鼠的LSK细胞(CD45.2+ ) 分化产生的中性粒细胞和单核细胞占CD45.2⁺细胞的比例显著增加(P<0.05), 而淋巴细胞所占比例显著减少(P<0.05)。总之, Prtn3基因参与调控造血干/祖细胞增殖、分化。该研究将为造血干/祖细胞增殖和分化的调控以及造血稳态维持的研究提供一定的理论和实验基础。