來源：生物通

加州大學洛杉磯分校（UCLA）的科學家創(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胞發(fā)育的每一步，為人們在實驗室中生產(chǎn)功能齊全的造血干細胞提供了藍圖。

來自胚胎主動脈壁的人類造血干細胞

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

造血干細胞（HSC）具有無限復制自身并分化成人體內(nèi)各種血細胞的能力。幾十年來，醫(yī)生們一直在用捐獻者骨髓和新生兒臍帶內(nèi)的造血干細胞進行移植，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胞來生成造血干細胞，從而突破這些限制，因為多能干細胞有可能產(chǎn)生體內(nèi)的任何細胞類型。不過，成功的希望很渺茫，部分原因在于科學家現(xiàn)階段只能將實驗室培養(yǎng)的細胞分化成短壽命的造血祖細胞，而不是自我更新的造血干細胞。

“目前還沒有人成功地從人類多能干細胞中生成功能性的造血干細胞，因為我們對造血干細胞的了解并不深，“Mikkola說。她也是加州大學洛杉磯分校的分子、細胞和發(fā)育生物學教授。

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

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

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

為了解釋這個復雜的成熟過程，Mikkola將未成熟的造血干細胞比作了外科醫(yī)生。就像外科醫(yī)生需要通過不同階段的培訓來學習如何動手術一樣，未成熟的造血干細胞也必須穿過不同的位置來學習如何完成造血干細胞的工作。

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

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

“以前，如果我們試圖從多能細胞中培育出造血干細胞，但它無法進行移植，我們就不知道這個過程中哪里失敗了，”Mikkola說。“現(xiàn)在，我們可以將細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。”

此外，這張圖還可以幫助科學家了解胚胎中發(fā)育的造血細胞如何導致人類疾病。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，說明造血干細胞在胚胎中是如何形成的，以及它們?nèi)绾潍@得了獨特的特性，這些信息也許對患者有用。”目前，去標識化的數(shù)據(jù)已放在人類造血干細胞發(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

Mapping human haematopoietic stem cells from haemogenic endothelium to birth

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總結

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