Nature人类造血干细胞发育综合图

加州大学洛杉矶分校（UCLA）的科学家和同事们创造了第一个类似的路线图，追踪人类胚胎中造血干细胞发育的每一步，为科学家提供了在实验室生产全功能造血干细胞的蓝图。

　　

这项研究发表在今天的《自然》杂志上，该研究可能有助于扩大白血病等血癌和镰状细胞病等遗传性血液疾病的治疗选择，领导这项研究的加州大学洛杉矶分校再生医学和干细胞研究广泛中心的Hanna Mikkola博士说。

血液干细胞，也被称为造血干细胞，有能力无限复制自己，并分化成人体内的每一种类型的血细胞。几十年来，医生们一直在使用来自捐赠者骨髓和新生儿脐带的造血干细胞进行挽救生命的血液和免疫疾病移植治疗。然而，由于缺乏匹配的捐赠者，以及脐血中干细胞数量少，这些治疗受到限制。

研究人员试图在实验室中利用人类多能干细胞创造血液干细胞，从而克服这些局限性，这种干细胞有可能在体内产生任何类型的细胞。但成功一直难以捉摸，部分原因是科学家缺乏使实验室培养的细胞分化为自我更新的造血干细胞，而不是只能产生有限类型血细胞的短命血祖细胞的指示。

“没有人能成功地用人类多能干细胞制造出功能性血液干细胞，因为我们对我们试图制造的细胞了解不够，”加州大学洛杉矶分校学院分子、细胞和发育生物学教授、加州大学洛杉矶分校琼森综合癌症中心成员Mikkola说。

新路线图将帮助研究人员了解这两种细胞类型之间的根本差异，这对于创造适合用于移植治疗的细胞至关重要。

我们现在有了一本关于造血干细胞如何在胚胎中制造的手册，以及它们如何获得使其对患者有用的独特特性的手册。

在人类造血干细胞发育图谱网站上，公众可以获得这些未经鉴定的数据。

研究小组，包括德国T宾根大学和澳大利亚Murdoch Children研究所的科学家，利用单细胞RNA测序和空间转录组学建立了资源，新技术使科学家能够识别数千个单个细胞的独特遗传网络和功能，并揭示这些细胞在胚胎中的位置。

这些数据使得跟踪造血干细胞从血源性内皮细胞中出现并在其发育过程中通过不同位置迁移成为可能，从主动脉开始，最终到达骨髓。重要的是，该图谱揭示了它们成熟过程中的具体里程碑，包括它们进入肝脏，在那里它们获得了血液干细胞的特殊能力。

为了解释成熟过程，米科拉将未成熟的造血干细胞与有抱负的外科医生进行了比较。正如外科医生需要经历不同的训练阶段来学习如何进行手术一样，未成熟的血液干细胞也必须经过不同的位置来学习如何作为血液干细胞完成工作。

该研究小组还精确定位了血管壁中产生造血干细胞的确切前体。这一发现澄清了关于干细胞的细胞起源以及制造血液干细胞而不是血液祖细胞所需的环境的长期争议。

现在，研究人员已经确定了与人类造血干细胞发育不同阶段相关的特定分子特征，科学家们可以利用这一资源，看看他们离在实验室制造可移植的造血干细胞有多近。

Mikkola说：“以前，如果我们试图从多能干细胞中创造出一个造血干细胞，但它没有移植，我们就不知道在这个过程中我们在哪里失败了。现在，我们可以把细胞放在我们的路线图中，看看我们在哪里取得了成功，我们在哪里做得不够，并根据胚胎的指示微调分化过程。”

此外，该地图还可以帮助科学家了解胚胎中发育的造血细胞是如何导致人类疾病的。例如，它为研究为什么开始在子宫内的一些血癌比出生后的那些更具侵略性提供了基础。

Vincenzo Calvanese, Sandra Capellera-Garcia, Feiyang Ma, Iman Fares, Simone Liebscher, Elizabeth S. Ng, Sophia Ekstrand, Júlia Aguadé-Gorgorió, Anastasia Vavilina, Diane Lefaudeux, Brian Nadel, Jacky Y. Li, Yanling Wang, Lydia K. Lee, Reza Ardehali, M. Luisa Iruela-Arispe, Matteo Pellegrini, Ed G. Stanley, Andrew G. Elefanty, Katja Schenke-Layland, Hanna K. A. Mikkola. Mapping human haematopoietic stem cells from haemogenic endothelium to birth. Nature, 2022