研究新发现：动脉血管调控造血干细胞首次进入胚胎期骨髓

今年三月份，中国科学院广州生物医药与健康研究院、华南理工大学医学院、德国马克斯·普朗克分子生物医学所等机构合作的实验动物研究中，研究者发现了胚胎期在和成年期状态下骨髓微环境的差异，同时这一研究也解释了造血干细胞在胚胎发育期间，进入胚胎骨髓环境的重要性。

图：研究成果发表在《自然》旗下的Nature Communications杂志

造血干细胞（HSC）是一种能够分化为几乎所有血细胞的干细胞。其强大的多能分化潜能，自被发现以来，被广泛的应用于恶性血液疾病，诸如白血病等的治疗中，其治疗效果与安全性也获得了广泛认可。

基于以往对实验动物的研究，造血干细胞的产生始于胚胎发育中期阶段，由生血内皮细胞通过一种叫内皮血液转化的过程产生。生成的造血干细胞需要通过循环系统先进入胚胎期的肝脏中，然后在其中增殖，最终进入胚胎骨髓，成为日后为机体血液循环正常运转而复制、分化为多种血细胞的源头。

但到该研究成果发布前，医学界依然不了解胚胎阶段的造血干细胞一开始是如何进入到胚胎的骨髓环境中。

今年三月，由多机构合作展开的关于胚胎骨髓微环境和成年骨髓微环境差别的研究从胚胎阶段的骨髓血管的形成和造血干细胞以及造血祖细胞的生成入手。

图：造血干细胞和骨髓微环境在胚胎期与成年期存在的巨大差异

在胚胎形成第一骨化中心后，初期的动静脉也在这之后开始分化，而此阶段骨动脉血管尚未成熟，外部没有包裹血管的平滑肌细胞。且在胚胎中无法检测到有c-kit受体的造血祖、干细胞。这一结果表明血管是在造血干细胞进入骨髓前，进入了骨髓内部，并完成了动静脉的分化。

此外，为确认成年骨髓与胚胎期骨髓的差异，研究者对骨髓细胞进行单细胞测序分析，发现多种细胞在转录组上均有差异。最大差异在于胚胎期的骨髓没有一种被称为Lepr+细胞的特殊细胞，这种细胞在成年骨髓的造血细胞中极为常见。这提供了一种可能性：在胚胎发育期间，有另一种细胞能够承担Lepr+细胞的角色功能。此后的研究中，发现在Lepr+细胞不存在的胚胎发育期，骨动脉承担了提供微环境因子的角色。

在成年骨髓微环境因子外，胚胎期的骨髓骨动脉还会释放一种被称为Wnt2的信号因子，其能影响实验动物体内的造血干细胞和其他造血细胞数量降低、并远离动脉血管以及骨髓和神经的交互联结。胚胎如何对骨髓微环境中其他造血干细胞的行为进行调控，机制依然有许多需要确认的地方。

这一发现揭示了成年骨髓与胚胎期干细胞在微环境上的差别。也确认胚胎期骨髓动脉血管在造血干细胞首次进入骨髓中的关键作用。Wnt2的效果也有助于在临床治疗中，使用其促进造血干细胞、造血祖细胞的增殖，提高细胞的体外克隆效率，缩短患者治疗时间和提高治疗效果。

参考资料：

1、研究揭示动脉调控造血干细胞首次进入胚胎骨髓 - 生物通 (ebiotrade.com)

2、Nature子刊：揭示动脉调控造血干细胞首次进入胚胎骨髓 - 专区 - 生物谷 (bioon.com)

3、研究揭示动脉调控造血干细胞首次进入胚胎骨髓—新闻—科学网 (sciencenet.cn)

4、Nat Commun | 动脉调控造血干细胞首次进入胚胎期骨髓-微信文章-仪器谱 (antpedia.com)

5、A specialized bone marrow microenvironment for fetal haematopoiesis | Nature Communications

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