综述：HSC独立性和依赖性的造血过程：新的见解与谱系追踪方法

《Experimental Hematology》：HSC-independent and -dependent hematopoiesis: new insights and lineage tracing methods.

胚胎期造血波次、HSC-independent前体细胞（如eMPPs）及追踪技术的最新进展。讨论胚胎到成体的造血干细胞起源、扩展及多层级造血系统的互补作用，揭示eMPPs对成人淋巴细胞的持续贡献

　　
本文系统梳理了近年来发育造血学领域的关键发现，重点解析了造血波次、造血前体细胞起源及HSCs（造血干细胞）功能的重新认知。研究通过在体条形码技术、诱导型谱系追踪模型等创新方法，揭示了造血系统的多层次架构和动态演变过程。

### 一、胚胎期造血波次的动态特征
传统认知认为造血系统由胚胎期后腹主动脉（E10.5-11.5）的HSCs主导，但最新研究证实造血存在多个阶段性波次：
1. **卵黄囊（YS）期造血**（E7.5起）
- 血岛（blood islands）由中胚层细胞分化为造血祖细胞和内皮细胞
- 发现原始红细胞（EryP）、巨核细胞前体（MkP）和原始巨噬细胞（E7.5即出现）
- Csf1r标记的造血前体细胞可分化为网织红细胞、巨核细胞和单核细胞

2. **肝实质期造血**（E10.5后）
- 脉络丛（P-Sp）区域产生多潜能前体细胞（MPPs）
- YS和P-Sp来源的MPPs通过循环系统迁移至胎肝（FL）
- 发现HSC-independent造血前体（如βH1+内皮细胞）

3. **HSCs的同步出现与功能**
- E10.5后腹主动脉区域同时出现HSCs和MPPs
- HSCs初始数量极低（E10.5约1-2个/胚胎），但通过对称分裂快速增殖
- HSCs在FL阶段主要分化为巨核细胞（贡献率＞60%）

### 二、造血前体细胞的起源争议
1. **Hemangioblasts的存在证据**
- 通过LoxP-Cre/Rosa-YFP系统观察到同时产生红细胞和内皮细胞的祖细胞
- Flk1-/-胚胎缺乏血管和造血细胞，支持其作为共同前体

2. **直接造血与内皮介导造血的辩证**
- 传统观点认为EryP起源于内皮细胞（HECs）
- 新发现显示部分EryP直接由中胚层分化，形成独立造血途径
- HECs存在双重命运：同时产生血液细胞和内皮细胞

3. **eMPPs的成年持续造血**
- Sleeping Beauty系统显示E9.5标记的MPPs在成年期仍持续分化
- eMPPs贡献率达：
- 红细胞：35%
- T细胞：45%
- B细胞：60%
- 长期追踪显示eMPPs克隆在老年期仍活跃（持续至1岁）

### 三、HSCs的功能再定义
1. **HSCs的起源与早期功能**
- Runx1+前体细胞在E7.5 YS开始向脑微胶质细胞分化
- Hlf-Cre标记显示E10.5 AGM区HSCs具有多谱系分化能力
- Flt3-Cre模型证实HSCs在FL阶段主要产生巨核细胞

2. **HSCs的增殖与分化特性**
- FL阶段HSCs增殖倍增（E12.5-E14.5）
- 但Confetti系统显示其成体分化能力有限，仅占外周血淋巴细胞的40%
- MDS1-Cre模型发现HSCs在E14.5后开始向单核细胞分化

3. **HSCs的时空贡献变化**
- 胚胎期（E10.5-E14.5）：HSCs贡献率＜30%
- 新生期（P1-P60）：贡献率逐步提升至20-40%
- 成年后HSCs主要产生巨核细胞（＞50%），T/B细胞依赖eMPPs

### 四、技术手段的革新推动认知突破
1. **多色荧光标记系统**
- Confetti系统通过四色随机标记（GFP/RFP/CFP/YFP）实现全球谱系追踪
- MtMV（ mouse-to-mouse variance）分析显示：
- E10.5 AGM区约600个前体细胞
- FL阶段HSCs数量仅增加2-3倍（P1时约1800个）

2. **CRISPR barcoding技术**
- CARLIN模型通过CRISPR阵列实现单细胞水平追踪
- 发现eMPPs与HSCs共享部分前体细胞（E10.5 AGM区）

3. **单细胞测序技术**
- 研究显示人类成年造血依赖＞50,000个克隆
- 部分克隆存在体细胞突变累积（与白血病风险相关）

### 五、理论争议与临床启示
1. **造血系统的层级结构**
- 提出"三层造血模型"：
1层：胚胎期造血（YS/P-Sp）
2层：胎儿期HSCs
3层：成年期eMPPs

2. **临床转化方向**
- 造血干细胞的体外扩增需模拟FL微环境（温度37℃/氧浓度5%）
- eMPPs作为潜在治疗靶点（如再生医学、免疫重建）

3. **年龄相关疾病机制**
- HSCs功能衰退与CHIP（克隆造血）关联
- eMPPs持续造血能力与免疫衰老的关系

### 六、未来研究方向
1. **建立标准化追踪模型**
- 开发更特异的HSCs标记系统（如EVI1高表达克隆）
- 改进Confetti系统分辨率（当前检测下限50-2500个前体）

2. **解析跨波次通讯机制**
- YS→FL→BM的细胞迁移路径
- 胚胎期MPPs与成年期eMPPs的克隆关联

3. **开发新型疗法**
- 从YS或AGM分离MPPs进行体外扩增
- 利用HSC-independent特性治疗免疫缺陷病

本文揭示造血系统具有复杂的时空动态特性，HSCs并非唯一干细胞资源，eMPPs的持续贡献颠覆了传统认知。这些发现为再生医学提供了新思路：通过靶向MPPs（如E9.5 P-Sp区）可能获得更持久的造血能力，而传统HSC扩增策略可能需要调整。同时，造血波次的动态平衡对维持免疫稳态具有关键意义，其异常可能导致白血病等血液系统疾病。