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研究发现晚期胎儿和年轻人的骨髓中出现了“造血波动”现象

       造血干细胞(HSC)负责个体一生中所有血细胞的持续补充。在再生医学领域,目前一个主要的研究难题在于如何生产“量身定制”的HSC,以替代患者体内的缺陷的造血干细胞。为了实现体外真正的造血干细胞的“受控”生产,需要对体内造血干细胞的产生过程具备更好地了解。

       研究人员发现,晚期胎儿和年轻人的骨髓中会出现了以前从未被发现到的“造血波动”现象。这种短暂的造血过程填补胚胎血液生产结束与成年骨髓造血开始两者之间的空白。

       胚胎发育过程中的第一批造血干细胞是通过内皮细胞向造血系统的转化而产生的,这一过程被称为“endothelial to hematopoietic transition(EHT)”。在脊椎动物的胚胎发育过程中,EHT在主动脉中短暂地出现。造血干细胞数量会扩增,然后再迁移到骨髓组织中直到成年。
       为了查明EHT的发生机制,研究人员结合实验胚胎学,遗传学,转录组学和功能学等方法,通过鸡和小鼠模型进行研究。通过荧光基因标记和实时成像分析追踪形成骨髓的内皮细胞,他们发现骨髓的整个血管网络都来自一种叫做“体节”的组织。体节构成机体的“片段”,随着胚胎的发展,这些部分将逐渐形成生物体的重要组织,包括骨骼,肌肉和皮肤。
       研究人员发现,某些迄今仅在胚胎中观察到的内皮祖细胞,通过同样的EHT过程在胎儿晚期和成年骨髓中产生了HSCs和多能祖细胞。这些细胞与传统意义上的造血干细胞的细胞非常相似,具有明显的Notch信号,以及表达EHT特异性的内皮组织相关基因和转录因子。因此,结果表明,造血干细胞同样能够在胚胎期后产生,这与胚胎中的发生机制相同。
       胚胎的卵黄囊产生两个部分重叠的“造血波”。第一次波动(原始波)产生仅在胚胎发育过程中持续存在的造血细胞。第二波(定性波)产生各种祖细胞,这些祖细胞迁移到胎儿肝脏以产生急需的血细胞。这些祖细胞足以使胚胎存活直至出生,届时主动脉衍生的造血干细胞将接替其工鞥呢。在本研究中发现的瞬时造血现象填补了卵黄囊造血结束与骨髓造血干细胞依赖的血细胞产生之间的认知空白。
       造血干细胞的缺陷会导致各种与血液有关的疾病和癌症,这些疾病和部分癌症可通过造血干细胞移植进行部分治疗。目前在体外很难从多能性前提细胞中真正控制造血干细胞的产生,因此,需要更好地了解造血干细胞的体内产生机理。识别造血的所有步骤和控制该过程的分子事件具有重要的意义,并应有助于将来为造血疾病设计创新的干细胞疗法。
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