对小鼠卵黄囊中两波内皮-造血细胞转化过程的单细胞转录组分析

卵黄囊内皮细胞通过两次波浪式内皮细胞-造血细胞转化（EHT）分别生成 erythromyeloid progenitors（EMP）和 pre-hematopoietic stem and progenitor cells（pre-HSPC），揭示时空动态差异及分子调控机制，整合单细胞转录组数据并构建可视化数据库。

　　

小鼠胚胎期卵黄囊造血的多波次内皮向造血过渡机制解析卵黄囊作为胚胎期造血的重要场所，其造血过程涉及复杂的时空调控机制。最新研究发现，小鼠胚胎卵黄囊造血过程存在两个截然不同的内皮向造血过渡（EHT）波次，分别对应不同的细胞起源、分子特征和功能导向，为解析造血干祖细胞的形成机制提供了重要启示。在胚胎发育第7.5至第9.5天（E7.5-E9.5）的关键窗口期，卵黄囊内皮细胞通过两种独立途径实现向造血细胞的转化。首次EHT波次（E8.0启动）起源于原始内皮细胞（Primordial Endothelial Cells, YS_primordial_EC），主要产生以红细胞和单核细胞为主的 erythromyeloid progenitors（EMP），其特征表现为高水平的细胞增殖相关基因（Etv2、Kdr）和低表达的成熟标志物。第二次EHT波次（E8.5启动）则源于已分化的成熟内皮细胞（Maturing Endothelial Cells, YS_EC1），成功分化出具有多向潜能的造血干祖细胞（Pre-HSPCs），这些细胞不仅维持红细胞生成，还显著增强了淋巴系（LMP）和髓系（MonoP、pre-DC）的分化能力。研究团队构建了包含82,453个单细胞的转录组图谱，通过整合多组学数据和空间标记物（Lyve1、Npl、Dlk1），首次系统揭示了卵黄囊内皮细胞在时空维度上的精细分化过程。特别值得注意的是，两种EHT波次在代谢调控网络中存在显著差异：首次波次在造血前体阶段（HEC1）激活了核糖体生物合成相关基因（Hbb-bh1、Hba），而第二次波次（HEC2）在早期就表现出代谢重编程特征，其氨基酸合成通路（Gp5、Gp9）和能量代谢相关基因（Hif1a、Pf4）的显著上调，暗示着更强的造血前体细胞自我更新能力。在分子调控层面，首次波次主要受TGF-β信号通路（Smad4高表达）和血管生成相关因子（Sox17、Atf3）的调控，而第二次波次则展现出造血干祖细胞特有的转录网络特征。例如，HEC2群体中Hlf、Nupr1和Gfi1等关键基因的高表达，这些基因在胚胎干细胞维持和分化调控中具有重要作用。值得注意的是，两种波次在核糖体基因表达谱上存在显著差异，提示翻译调控可能是区分两种造血途径的重要机制。研究团队创新性地提出了"动态代谢重编程"概念：首次波次的造血前体细胞（HEC1）在分化过程中表现出代谢稳态，而第二次波次的造血前体细胞（HEC2）在E8.5-E9.5阶段就启动了显著的代谢重编程，包括线粒体氧化磷酸化和糖酵解途径的协同增强。这种代谢状态的早期分化可能为后续的定向分化提供了关键调控节点。在临床转化方面，研究建立的卵黄囊单细胞图谱数据库（https://lllab.shinyapps.io/ysshinyapp/）已整合了23个关键发育阶段的细胞类型和转录特征。该数据库特别标注了具有治疗价值的细胞群体，包括：

1. 高增殖性的原始造血前体细胞（CD34+CD41+）——可用于再生医学的体外扩增

2. 多向分化的成熟造血前体细胞（Hlf+Gfi1+）——具有治疗白血病和再生障碍性贫血的潜力

3. 稳定的造血干细胞前体（Hoxa9+Myb+）——作为间充质干细胞治疗的理想来源研究同时揭示了卵黄囊造血的独特性：相比胚胎主动脉-性腺-肾皱襞（AGM）区的造血，卵黄囊造血具有更早的启动时间（E7.5 vs E10）、更复杂的细胞谱系（包含巨核细胞、树突状细胞等9个亚型）以及更强的代谢可塑性。这种差异可能与卵黄囊作为胚胎期主要氧气交换器官的生理需求密切相关。未来研究将聚焦于三个方向：

1. 功能验证：通过单细胞命运追踪技术，解析关键转录因子（如Hlf、Gfi1）在两种EHT波次中的特异性调控作用

2. 体外模拟：构建基于卵黄囊造血微环境的类器官模型，重点研究HEC2的多向分化潜能

3. 临床转化：探索卵黄囊造血前体细胞在免疫缺陷疾病和血液肿瘤治疗中的潜在应用该研究不仅完善了胚胎期造血的时空调控图谱，更为解决以下临床难题提供了理论依据：

- 再生障碍性贫血患者的造血干细胞移植瓶颈

- 体外生成功能性血细胞的效率提升

- 胚胎发育异常导致的先天性免疫缺陷的干预策略