第四军医大学合作发表Nature子刊文章解析造血微环境

【字体: 时间:2016年10月11日 来源:生物通

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  来自City of Hope医学中心和第四军医大学组成的研究小组,采用肾脏包膜异位成骨移植、单细胞定量PCR技术、基因敲除小鼠和特异性细胞清除等方法,证实骨相关的Sca1+基质前体细胞可发育成为造血微环境的多种构成细胞,从而调控造血干细胞自我更新和分化。这项研究结果在线发布在10月10日的《自然.通讯》(Nature Communications)杂志上。

  

生物通报道:来自City of Hope医学中心和第四军医大学的联合研究小组,采用肾脏包膜异位成骨移植、单细胞定量PCR技术、基因敲除小鼠和特异性细胞清除等方法,证实骨相关的Sca1+基质前体细胞可发育成为造血微环境的多种构成细胞,从而调控造血干细胞自我更新和分化。这项研究工作在线发布在10月10日的《自然通讯》(Nature Communications)杂志上。

该论文的第一作者是第四军医大学附属西京医院的胡兴斌副教授,通讯作者是美国City of Hope医学中心的Ching-cheng Chen助理教授。胡兴斌副教授的研究方向是造血微环境(Niche)的构建机理和功能,致力于通过解析Niche的形态建成过程,挖掘参与Niche构建的不同类型细胞的功能。

造血干细胞(HSC)接收到来自于造血微环境的各种信号,是造血干细胞自我更新和分化选择的关键,既往研究已经鉴定出多种细胞,构建组成Niche,调控造血干细胞的自我更新和分化,但这些Niche组建细胞之间的关系、功能差异还不清楚。

在这篇新文章中,研究人员通过不同的细胞表面标记,分选了去除骨髓细胞以后的CD45-Ter119-CD31-CD166-CD146-Sca1+ (Sca1+)、CD45-Ter119-CD31-CD166-CD146+ (CD146+) 、CD45-Ter119-CD31-CD166+CD146- (CD166+)三种骨相关的基质细胞亚群,体内外证实Sca1+细胞可以发育成为CD146+前体细胞(中间细胞),并进一步发育生成CD166+前体细胞。

上述三种细胞亚群,均具有支持LT-HSC多向分化能力;但体内实验表明,CD146+和CD166+细胞亚群只能生成骨细胞,而Sca1+细胞可以发育成骨细胞和CXCL12+基质细胞;利用Cre诱导表达技术清除小鼠Sca1+细胞后,HSC、CD146+细胞、CD166+细胞和CXCL12+基质细胞都会减少;下调Sca1+细胞的SCF(干细胞因子)水平,HSC数量也随之减少。

该研究首次揭示了参与Niche构建的细胞亚群之间的世代次第关系及功能,为异常造血调控干预和造血干细胞应用指明了新方向。

原文摘要:Identification of a common mesenchymal stromal progenitor for the adult haematopoietic niche 

 Microenvironment cues received by haematopoietic stem cells (HSC) are important in regulating the choice between self-renewal and differentiation. On the basis of the differential expression of cell-surface markers, here we identify a mesenchymal stromal progenitor hierarchy, where CD45−Ter119−CD31−CD166−CD146−Sca1+(Sca1+) progenitors give rise to CD45−Ter119−CD31−CD166−CD146+(CD146+) intermediate and CD45−Ter119−CD31−CD166+CD146−(CD166+) mature osteo-progenitors. All three progenitors preserve HSC long-term multi-lineage reconstitution capability in vitro; however, their in vivo fates are different. Post-transplantation, CD146+ and CD166+ progenitors form bone only. While Sca1+ progenitors produce CD146+, CD166+ progenitors, osteocytes and CXCL12-producing stromal cells. Only Sca1+ progenitors are capable of homing back to the marrow post-intravenous infusion. Ablation of Sca1+ progenitors results in a decrease of all three progenitor populations as well as haematopoietic stem/progenitor cells. Moreover, suppressing production of KIT-ligand in Sca1+ progenitors inhibits their ability to support HSCs. Our results indicate that Sca1+ progenitors, through the generation of both osteogenic and stromal cells, provide a supportive environment for hematopoiesis.

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