來源：生物通

加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）的科學(xué)家創(chuàng)建了一份史無前例的路線圖，追蹤了人類胚胎中造血干細(xì)胞發(fā)育的每一步，為人們在實(shí)驗(yàn)室中生產(chǎn)功能齊全的造血干細(xì)胞提供了藍(lán)圖。

來自胚胎主動脈壁的人類造血干細(xì)胞

這項(xiàng)研究成果于4月13日發(fā)表在《Nature》雜志上。共同通訊作者、加州大學(xué)洛杉磯分校Eli and Edythe Broad再生醫(yī)學(xué)和干細(xì)胞研究中心的Hanna Mikkola表示，這些結(jié)果有望為白血病和遺傳性血液病患者帶來更多治療選擇。

造血干細(xì)胞（HSC）具有無限復(fù)制自身并分化成人體內(nèi)各種血細(xì)胞的能力。幾十年來，醫(yī)生們一直在用捐獻(xiàn)者骨髓和新生兒臍帶內(nèi)的造血干細(xì)胞進(jìn)行移植，以治療血液病和免疫系統(tǒng)疾病。然而，由于缺乏匹配的供體，且臍帶血中干細(xì)胞數(shù)量較少，這些治療也受到了限制。

研究人員試圖利用人類多能干細(xì)胞來生成造血干細(xì)胞，從而突破這些限制，因?yàn)槎嗄芨杉?xì)胞有可能產(chǎn)生體內(nèi)的任何細(xì)胞類型。不過，成功的希望很渺茫，部分原因在于科學(xué)家現(xiàn)階段只能將實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的細(xì)胞分化成短壽命的造血祖細(xì)胞，而不是自我更新的造血干細(xì)胞。

“目前還沒有人成功地從人類多能干細(xì)胞中生成功能性的造血干細(xì)胞，因?yàn)槲覀儗υ煅杉?xì)胞的了解并不深，“Mikkola說。她也是加州大學(xué)洛杉磯分校的分子、細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)教授。

共同第一作者、加州大學(xué)洛杉磯分校的Vincenzo Calvanese認(rèn)為，新的路線圖將幫助研究人員了解這兩種細(xì)胞類型之間的根本差異，這對于生成適用于移植療法的細(xì)胞至關(guān)重要。另外兩名共同一作是加州大學(xué)洛杉磯分校的Sandra Capellera-Garcia和Feiyang Ma。

研究團(tuán)隊還包括德國圖賓根大學(xué)和澳大利亞默多克兒童研究所的科學(xué)家。他們利用單細(xì)胞RNA測序和空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)創(chuàng)建了這個資源。在新技術(shù)的幫助下，科學(xué)家能夠鑒定數(shù)千個單細(xì)胞中的基因網(wǎng)絡(luò)和功能，并揭示這些細(xì)胞在胚胎中的位置。

有了這些數(shù)據(jù)，研究人員能夠一路追蹤造血干細(xì)胞，從生血內(nèi)皮細(xì)胞開始，并在其發(fā)育過程中遷移到不同的位置，最終到達(dá)骨髓。重要的是，該圖譜揭示了它們成熟過程中的特定里程碑，包括它們到達(dá)肝臟，在那里它們獲得了造血干細(xì)胞的特殊能力。

為了解釋這個復(fù)雜的成熟過程，Mikkola將未成熟的造血干細(xì)胞比作了外科醫(yī)生。就像外科醫(yī)生需要通過不同階段的培訓(xùn)來學(xué)習(xí)如何動手術(shù)一樣，未成熟的造血干細(xì)胞也必須穿過不同的位置來學(xué)習(xí)如何完成造血干細(xì)胞的工作。

研究小組還確定了血管壁中生成造血干細(xì)胞的確切前體細(xì)胞。該結(jié)果澄清了一個關(guān)于干細(xì)胞的細(xì)胞來源的長期爭議，即環(huán)境是生成造血干細(xì)胞所必需的，而不是造血祖細(xì)胞。

現(xiàn)在，既然有了人類造血干細(xì)胞發(fā)育過程中不同階段的特定分子特征，科學(xué)家就可以利用這個資源來看看他們離在實(shí)驗(yàn)室中生產(chǎn)可移植的造血干細(xì)胞還有多遠(yuǎn)。

“以前，如果我們試圖從多能細(xì)胞中培育出造血干細(xì)胞，但它無法進(jìn)行移植，我們就不知道這個過程中哪里失敗了，”Mikkola說?！艾F(xiàn)在，我們可以將細(xì)胞放在我們的路線圖中，看看我們在哪些方面取得了成功，哪些方面還存在不足，并根據(jù)胚胎的指令來調(diào)整分化過程?！?/p>

此外，這張圖還可以幫助科學(xué)家了解胚胎中發(fā)育的造血細(xì)胞如何導(dǎo)致人類疾病。例如，為什么某些出生前起源的白血病比出生后發(fā)生的更具侵襲性。

Calvanese表示：“我們現(xiàn)在有了一本手冊，說明造血干細(xì)胞在胚胎中是如何形成的，以及它們?nèi)绾潍@得了獨(dú)特的特性，這些信息也許對患者有用。”目前，去標(biāo)識化的數(shù)據(jù)已放在人類造血干細(xì)胞發(fā)育圖譜網(wǎng)站

（https://singlecell.mcdb.ucla.edu/Human-HSC-Ontogeny/）上，供大眾查看。

參考文獻(xiàn)

Mapping human haematopoietic stem cells from haemogenic endothelium to birth

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總結(jié)

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