Nature：第一份人类造血干细胞发育的综合“路线图”！

导读：加州大学洛杉矶分校的科学家首创了一个“路线图”，追踪人类胚胎中造血干细胞发育的每一步，为科学家们提供了在实验室中生产出功能齐全的造血干细胞的蓝图。没有人成功地从人类多能干细胞中制造出功能性造血干细胞，因为对试图生成的细胞了解不够，新的“路线图”将帮助研究人员理解两种细胞类型之间的根本差异，这对于创造适合用于移植疗法的细胞非常关键。

这项研究“Mapping human haematopoietic stem cells from haemogenic endothelium to birth”发表在《Nature》杂志上，可以帮助扩大像白血病和镰状细胞病等遗传性血液疾病的血液癌症的治疗选择，Hanna Mikkola博士说。

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04571-x

造血干细胞具有制造自身无限拷贝和分化成人体内每一种血细胞的能力。几十年来，医生们一直将捐献者骨髓和新生儿脐带的造血干细胞用于血液和免疫性疾病的挽救性移植治疗。然而，这些治疗方法受到匹配供体短缺的限制，并受到脐带血中干细胞数量较少的阻碍。

研究人员试图通过在实验室中从人类多能干细胞中制造出造血干细胞来克服这些限制，这些细胞可以潜在地产生体内的任何细胞类型。但成功一直难以捉摸，部分原因是科学家们缺乏让实验室培养的细胞分化成自我更新的造血干细胞的指令，而不是短寿命的造血祖细胞，后者只能产生有限的血细胞类型。

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Jonsson综合癌症中心成员Mikkola说：“没有人成功地从人类多能干细胞中制造出功能性造血干细胞，因为我们对我们试图生成的细胞了解不够。”

加州大学洛杉矶分校科学家Vincenzo Calvanese说，新的“路线图”将帮助研究人员理解两种细胞类型之间的根本差异，这对于创造适合用于移植疗法的细胞非常关键。

“我们现在有一个手册，说明造血干细胞是如何在胚胎中制造的，以及它们是如何获得使其对患者有用的独特特性的。”Calvanese说。

该研究团队包括来自德国Tübingen大学和澳大利亚默多克儿童研究所的科学家，利用单细胞RNA测序和空间转录组学创造了资源，新技术使科学家能够识别成千上万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。

这些数据使我们有可能跟踪造血干细胞从生血内皮中出现并在其发育过程中通过不同位置迁移，从主动脉开始并最终到达骨髓。重要的是，该“路线图”揭开了它们成熟过程中的特定里程碑，包括它们到达肝脏，在那里它们获得了造血干细胞的特殊能力。

为了解释成熟过程，Mikkola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阶段的培训来学习如何进行手术一样，未成熟的造血干细胞必须通过不同的位置来学习如何作为造血干细胞来完成他们的工作。

研究小组还指出了血管壁中产生造血干细胞的确切前体。这一发现阐明了关于干细胞的细胞起源和制造造血干细胞而不是造血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标签，科学家们可以利用这一资源来观察它们与在实验室中制造一种可移植的造血干细胞有多接近。

Mikkola说：“以前，如果我们试图从多能细胞中制造出一种造血干细胞，而它并没有进行移植，我们就不会知道在这个过程中我们在哪里失败了。现在，我们可以将细胞放在我们的“路线图”中，看看我们在哪里成功，在哪里我们落空，并根据胚胎的指令微调分化过程。”

此外，该“路线图”还可以帮助科学家们了解胚胎中发育的血液形成细胞是如何促成人类疾病的。例如，它为研究为什么一些在子宫内开始的血癌比出生后发生的血癌更具侵袭性提供了基础。

Mikkola说：“现在我们已经创建了一个在线资源，全世界的科学家可以用来指导他们的研究，真正的工作正在开始。在这个领域，这是一个非常令人兴奋的时刻，因为我们最终将看到我们劳动的成果。”