综述:通过鸡模型揭示早期造血内皮发育:见解与未来展望

【字体: 时间:2025年05月07日 来源:Developmental Biology 2.5

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  这篇综述系统阐述了鸡胚胎模型在解析造血干细胞(HSCs)起源、内皮-造血转化(EHT)及血管发育中的独特优势,重点探讨了原始/终末造血分化、主动脉内造血簇(IAHCs)的形成机制,并展望了单细胞多组学、转基因技术等前沿方法在进化发育生物学中的应用潜力。

  

引言

鸡胚胎模型因其可操作性强、成本低廉及伦理优势,成为研究早期造血内皮发育的经典系统。其扁平结构便于实时观察血岛形成、血管融合等动态过程,尤其在揭示HSCs的主动脉起源方面具有里程碑意义。早期通过鸡-鹌鹑嵌合体实验颠覆了卵黄囊(YS)作为HSCs唯一来源的传统认知,为脊椎动物造血发育的保守机制研究奠定基础。

鸡模型在造血内皮研究中的优势

相比哺乳动物模型,鸡胚胎具备三大独特优势:

  1. 时空可及性:胚胎在卵内发育时呈平面展开,便于显微操作如电穿孔(Harada et al., 2017)和组织移植;
  2. 进化保守性:其造血发育过程与人类高度相似,包括HSCs从主动脉腹侧壁的Runx1+内皮细胞经EHT产生;
  3. 技术兼容性:转基因鸡系(如Runx1-eGFP)和活体成像技术可动态追踪造血前体细胞迁移。

原始造血与终末造血的双波调控

原始造血始于HH4期(Hamburger-Hamilton分期),后原条中胚层细胞分化为成血管细胞(hemangioblasts),这些双潜能前体通过VEGFR2+标记被识别,在YS形成血岛,产生原始红细胞、巨核细胞和巨噬细胞前体。关键转录因子Npas4l(鸟类特有)和Gata1分别调控造血内皮命运决定和红系分化。

终末造血则通过主动脉内IAHCs完成,其形成受Notch-Wnt-TGFβ信号网络精确调控。鸡模型中,IAHCs在HH12期出现,至HH21期达到峰值,随后下降并形成主动脉旁聚集灶(PAFs)——功能上类似哺乳动物的胎肝造血微环境。

分子机制与进化启示

核心调控因子如Runx1、Scl/Tal1和Lmo2在鸡与哺乳动物中功能保守,但存在物种特异性差异:

  • 鸟类缺乏哺乳动物的Etv2基因,却通过Npas4l实现类似功能;
  • 鸡红细胞终生保持有核状态,为研究红细胞去核(enucleation)提供独特窗口;
  • 保守的BMP-FGF通路在血管内皮分化中呈现剂量依赖性效应,低浓度促进内皮化,高浓度诱导造血命运。

前沿技术与未来方向

单细胞多组学技术揭示:

  • 血岛内部存在空间异质性,外侧区域倾向生成血细胞,近胚体侧则分化为内皮细胞;
  • 结合空间转录组(如MERFISH)可定位HSCs生态位信号。
    基因编辑(CRISPR/Cas9)和类器官培养正推动禽类模型在再生医学中的应用,例如:
  • 构建HSCs特异性报告基因鸡系;
  • 模拟人类β-珠蛋白转换疾病模型。

结论

鸡模型持续为造血发育研究提供不可替代的视角,尤其在解析EHT动态过程、进化适应性及临床转化方面。随着跨物种整合分析技术的成熟,未来将更深入揭示造血内皮发育的普适规律与物种特异性创新。

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