從胚胎主動脈壁的特化內(nèi)皮細胞中產(chǎn)生的人類血液干細胞。圖片來源：《自然》網(wǎng)站
科技日報實習(xí)記者 張佳欣
美國加州大學(xué)洛杉磯分校科學(xué)家創(chuàng)建了首份“路線圖”，使跟蹤人類胚胎中造血干細胞發(fā)育的每一步成為可能，為科學(xué)家提供了在實驗室生產(chǎn)全功能造血干細胞的藍圖。13日發(fā)表在《自然》雜志上的這項研究或有助于擴大白血病等血癌和鐮狀細胞病等遺傳性血液疾病的治療選擇。
造血干細胞具有無限復(fù)制自身的能力，并能分化為人體內(nèi)的每一種血細胞。幾十年來，醫(yī)生們一直使用捐獻者的骨髓和新生兒臍帶中的造血干細胞進行造血和免疫系統(tǒng)重建的移植治療。然而，這些治療方法受到匹配供體短缺的限制，也受到臍帶血干細胞數(shù)量較少的阻礙。
研究人員試圖通過在實驗室中從人類多能干細胞中創(chuàng)造出造血干細胞來克服這些限制，這種干細胞會在體內(nèi)產(chǎn)生任何類型的細胞。但由于缺乏對造血干細胞的了解，這些嘗試一直難以成功。
正如外科醫(yī)生需要經(jīng)過不同的培訓(xùn)階段來學(xué)習(xí)如何進行手術(shù)一樣，未成熟的血液干細胞必須通過體內(nèi)不同的位置來學(xué)習(xí)如何完成造血干細胞的工作。它們起源于生血內(nèi)皮細胞，并在其發(fā)育過程中通過不同的位置遷移，從主動脈開始，最終到達骨髓。
研究團隊此次使用單細胞RNA測序和空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)創(chuàng)建了造血干細胞發(fā)育的“路線圖”。這項新技術(shù)使科學(xué)家能夠識別數(shù)千個單個細胞的獨特遺傳網(wǎng)絡(luò)和功能，并揭示這些細胞在胚胎中的位置。
新“路線圖”使人們有可能跟蹤造血干細胞的成熟過程，并揭示這一過程中的一個關(guān)鍵節(jié)點，例如它們?nèi)绾卧诟闻K獲得對其功能維持具有重要作用的成分。它還將幫助研究人員了解造血干細胞和造血祖細胞之間的根本差異，這對于創(chuàng)造適合用于移植療法的細胞至關(guān)重要。
該研究團隊還確定了血管壁中產(chǎn)生造血干細胞的確切前體。這一發(fā)現(xiàn)澄清了一個長期存在的爭議，即干細胞的細胞來源以及制造造血干細胞而非造血祖細胞所需的環(huán)境。
確定與人類造血干細胞發(fā)育的不同階段相關(guān)的特定分子特征后，科學(xué)家就可利用這一資源，了解他們距離在實驗室制造可移植的造血干細胞還有多遠。
此外，該“路線圖”還可幫助科學(xué)家了解胚胎中發(fā)育的造血細胞是如何導(dǎo)致人類疾病的。例如，它為研究一些始于子宮的血癌為什么比發(fā)生在出生后的血癌更具侵襲性提供了基礎(chǔ)。
總編輯圈點
難以想象的是，人類早在1939年就首次進行了造血干細胞移植，但當時并沒有完全理解其原理。直到1961年，科學(xué)家從小鼠體內(nèi)終于證實了造血干細胞的存在。現(xiàn)在，造血干細胞移植已成為臨床重要有效的療法，每年全世界移植病例數(shù)都在增加。然而，供體不足，以及對造血干細胞和造血祖細胞之間差異了解的匱乏，阻礙了這一治療手段的擴大化。如今的新成果，不但是實驗室制造可移植造血干細胞的曙光，還將進一步推進造血干細胞于人體內(nèi)施展“修復(fù)”“平衡”的技巧。
關(guān)鍵詞： 人類造血干細胞
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