人类造血干细胞发育首份“路线图”创建

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美国加州大学洛杉矶分校科学家创建了首份“路线图”，使跟踪人类胚胎中造血干细胞发育的每一步成为可能，为科学家提供了在实验室生产全功能造血干细胞的蓝图。13日发表在《自然》杂志上的这项研究或有助于扩大白血病等血癌和镰状细胞病等遗传性血液疾病的治疗选择。
造血干细胞具有无限复制自身的能力，并能分化为人体内的每一种血细胞。几十年来，医生们一直使用捐献者的骨髓和新生儿脐带中的造血干细胞进行造血和免疫系统重建的移植治疗。然而，这些治疗方法受到匹配供体短缺的限制，也受到脐带血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创造出造血干细胞来克服这些限制，这种干细胞会在体内产生任何类型的细胞。但由于缺乏对造血干细胞的了解，这些尝试一直难以成功。
正如外科医生需要经过不同的培训阶段来学习如何进行手术一样，未成熟的血液干细胞必须通过体内不同的位置来学习如何完成造血干细胞的工作。它们起源于生血内皮细胞，并在其发育过程中通过不同的位置迁移，从主动脉开始，最终到达骨髓。
研究团队此次使用单细胞RNA测序和空间转录组学创建了造血干细胞发育的“路线图”。这项新技术使科学家能够识别数千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。
新“路线图”使人们有可能跟踪造血干细胞的成熟过程，并揭示这一过程中的一个关键节点，例如它们如何在肝脏获得对其功能维持具有重要作用的成分。它还将帮助研究人员了解造血干细胞和造血祖细胞之间的根本差异，这对于创造适合用于移植疗法的细胞至关重要。
该研究团队还确定了血管壁中产生造血干细胞的确切前体。这一发现澄清了一个长期存在的争议，即干细胞的细胞来源以及制造造血干细胞而非造血祖细胞所需的环境。
确定与人类造血干细胞发育的不同阶段相关的特定分子特征后，科学家就可利用这一资源，了解他们距离在实验室制造可移植的造血干细胞还有多远。
此外，该“路线图”还可帮助科学家了解胚胎中发育的造血细胞是如何导致人类疾病的。例如，它为研究一些始于子宫的血癌为什么比发生在出生后的血癌更具侵袭性提供了基础。