由于無(wú)法識(shí)別造血干細(xì)胞在機(jī)體不同造血部位的出現(xiàn)和成熟，因此關(guān)于人類造血干細(xì)胞的個(gè)體發(fā)生過(guò)程的定義，研究人員并不清楚。近日，一篇發(fā)表在國(guó)際雜志Nature上題為“Mapping human haematopoietic stem cells from haemogenic endothelium to birth”的研究報(bào)告中，來(lái)自加利福尼亞大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過(guò)研究開(kāi)發(fā)出了一種能追蹤人類胚胎中血液干細(xì)胞發(fā)育每個(gè)步驟的史無(wú)前例的路線圖，這或許能為科學(xué)家們提供一種藍(lán)圖在實(shí)驗(yàn)室中制造出完全功能性的血液干細(xì)胞，同時(shí)這一研究結(jié)果也能幫助擴(kuò)大治療多種血液癌癥和遺傳性血液疾病的新型療法。

血液干細(xì)胞，又稱為造血干細(xì)胞，其具有無(wú)限自我復(fù)制的能力，并能分化為人類機(jī)體每一種血細(xì)胞類型，幾十年來(lái)，臨床醫(yī)生已經(jīng)使用來(lái)自供體骨髓和新生兒臍帶中的血液干細(xì)胞來(lái)用于作為挽救生命的移植療法治療血液和免疫性疾病，然而，這些療法往往受到了匹配供體短缺的限制，以及臍帶血中干細(xì)胞數(shù)量較少的阻礙。為此，研究人員就想克服這種障礙，嘗試在實(shí)驗(yàn)室中利用人類多能干細(xì)胞來(lái)制造血液干細(xì)胞，其或許能產(chǎn)生機(jī)體中任何的細(xì)胞類型；但研究人員一直并未取得成功，部分是因?yàn)槿鄙贉?zhǔn)則來(lái)在實(shí)驗(yàn)室中制造出分化為自我更新血液干細(xì)胞（而并非短期存活的血液祖細(xì)胞）的實(shí)驗(yàn)室培育細(xì)胞，血液祖細(xì)胞僅能產(chǎn)生有效的血細(xì)胞類型。

研究者M(jìn)ikkola說(shuō)道，目前并沒(méi)有科學(xué)家能成功利用人類多能干細(xì)胞來(lái)旨在功能性的血液干細(xì)胞，因?yàn)槲覀儾](méi)有足夠了解我們所要嘗試產(chǎn)生的細(xì)胞。本文中，研究人員所繪制出的新的路線圖或許就能幫助研究人員理解兩種細(xì)胞類型之間的根本差異，這對(duì)于創(chuàng)造出適合移植療法使用的細(xì)胞至關(guān)重要。如今研究人員擁有了一本“手冊(cè)”關(guān)于如何在胚胎中旨在造血干細(xì)胞，以及其如何獲得對(duì)病人非常有用的具有獨(dú)特特性的手冊(cè)。

重磅！科學(xué)家繪制出人類血液干細(xì)胞發(fā)育的首個(gè)完整圖譜。

圖片來(lái)源：Hanna Mikkola Lab/UCLA, Katja Schenke-Layland Lab/University of Tübingen, Nature

研究人員利用單細(xì)胞RNA測(cè)序和空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)創(chuàng)建了新型資源，這些技術(shù)能幫助科學(xué)家們識(shí)別出成千上萬(wàn)個(gè)單個(gè)細(xì)胞中的獨(dú)特遺傳網(wǎng)絡(luò)和功能，同時(shí)還能揭示這些細(xì)胞在胚胎中的位置。這些數(shù)據(jù)或能幫助研究人員追蹤造血干細(xì)胞，因?yàn)槠鋸脑煅獌?nèi)皮組織中出現(xiàn)，并在發(fā)育過(guò)程中能通過(guò)不同的位點(diǎn)進(jìn)行遷移，首先從主動(dòng)脈開(kāi)始，最終達(dá)到骨髓中。重要的是，這一圖譜揭示了造血干細(xì)胞在成熟過(guò)程中的特定里程碑，包括其達(dá)到肝臟中，并在那里獲得了血液干細(xì)胞的特殊能力。

為了解釋這一成熟過(guò)程，研究人員將不成熟的血液干細(xì)胞比喻為非常有抱負(fù)的外科醫(yī)生，正如外科醫(yī)生需要經(jīng)過(guò)多個(gè)階段的訓(xùn)練來(lái)學(xué)習(xí)如何進(jìn)行手術(shù)一樣，不成熟的血液干細(xì)胞也必須經(jīng)過(guò)多個(gè)部位來(lái)學(xué)習(xí)如何像血液干細(xì)胞一樣來(lái)完成任務(wù)。此外，研究人員還確定了血管壁中能產(chǎn)生血液干細(xì)胞的準(zhǔn)確前體細(xì)胞，這一發(fā)現(xiàn)或許就闡明了長(zhǎng)期以來(lái)關(guān)于干細(xì)胞細(xì)胞起源和制造血液干細(xì)胞而并非血液祖細(xì)胞所需的環(huán)境特性的一些爭(zhēng)議；如今，研究人員已經(jīng)識(shí)別出了與人類血液干細(xì)胞發(fā)育不同階段相關(guān)的特定分子特征，而且其還能利用這一資源來(lái)分析其在實(shí)驗(yàn)室中制造可用于移植的血液干細(xì)胞的程度。

研究者M(jìn)ikkola說(shuō)道，此前如果我們?nèi)绻噲D從一個(gè)多細(xì)胞中制造造血干細(xì)胞，但其并沒(méi)有移植，我們或許并不知道在哪個(gè)過(guò)程發(fā)生了失敗，如今，我們可以將細(xì)胞放到所繪制出的路線圖中來(lái)觀察在哪里成功了，在哪里發(fā)生了失敗，并根據(jù)胚胎的指示來(lái)微調(diào)干細(xì)胞的分化過(guò)程。此外，這一路線圖譜還能幫助科學(xué)家們理解在胚胎中發(fā)育的血液形成細(xì)胞到底如何誘發(fā)人類疾病的，比如，其能幫助研究為何某些起源于子宮內(nèi)的血液癌癥會(huì)比個(gè)體出生后所發(fā)生的癌癥更具有侵襲性。

最后研究者表示，如今他們創(chuàng)造出了一種在線資源，全球各地的科學(xué)家們都能使用這一資源來(lái)指導(dǎo)其進(jìn)行研究，而真正的工作或許才剛剛開(kāi)始，在這一領(lǐng)域，未來(lái)研究人員或許會(huì)取得更多研究成果。（生物谷Bioon.com）

原始出處：

Calvanese, V., Capellera-Garcia, S., Ma, F. et al. Mapping human haematopoietic stem cells from haemogenic endothelium to birth. Nature (2022). doi：10.1038/s41586-022-04571-x