造血干細(xì)胞具有自我更新和分化的生物學(xué)特征，既可以維持其自身在造血組織中的恒定數(shù)量，又能向紅系、粒系、巨核系和淋巴系等多種血細(xì)胞分化。造血干細(xì)胞移植廣泛應(yīng)用于白血病、再生障礙性貧血、骨髓增生異常綜合征等臨床血液系統(tǒng)惡性腫瘤的治療，然而，造血干細(xì)胞來(lái)源不足，限制其廣泛應(yīng)用。因此，如何模擬體內(nèi)造血干細(xì)胞擴(kuò)增并實(shí)現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用備受關(guān)注。

斑馬魚造血干/祖細(xì)胞（Hematopoietic stem/progenitor cells，HSPCs）擴(kuò)增和分化的重要場(chǎng)所是尾部造血組織（Caudal hematopoietic tissue，CHT）。CHT是高度血管化的微環(huán)境結(jié)構(gòu)，包括尾部主動(dòng)脈、尾部主靜脈、尾部靜脈血管叢（Caudal vein plexus，CVP）以及大量的成纖維網(wǎng)狀細(xì)胞和多種血細(xì)胞。其中，各個(gè)組分的有序及精細(xì)的調(diào)控對(duì)微環(huán)境的穩(wěn)態(tài)維持至關(guān)重要。中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所劉峰研究組前期已利用多維多重轉(zhuǎn)錄組技術(shù)，系統(tǒng)闡釋了造血干細(xì)胞和微環(huán)境細(xì)胞之間的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。然而，對(duì)造血干細(xì)胞擴(kuò)增和分化的時(shí)間區(qū)段內(nèi)，血管微環(huán)境的細(xì)胞復(fù)雜性、功能可塑性及動(dòng)態(tài)協(xié)同發(fā)育過(guò)程的研究較為有限。

3月30日，劉峰研究組在PNAS上發(fā)表研究論文A single-cell resolution developmental atlas of hematopoietic stem and progenitor cell expansion in zebrafish。該研究描繪了擴(kuò)增性造血組織的動(dòng)態(tài)單細(xì)胞發(fā)育圖譜，深入解析了造血干細(xì)胞擴(kuò)增的細(xì)胞基礎(chǔ)和分子機(jī)制。

利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)，研究選取3個(gè)造血干細(xì)胞發(fā)育的重要時(shí)間點(diǎn)（55hpf、3.5hpf、4.5hpf）對(duì)斑馬魚尾部造血組織28777個(gè)細(xì)胞（包含HSPCs、內(nèi)皮細(xì)胞及非內(nèi)皮/HSPCs細(xì)胞）進(jìn)行深入分析。首先，研究鑒定出斑馬魚尾部造血組織不同分化傾向性的HSPCs和各譜系血細(xì)胞。其次，通過(guò)對(duì)CHT微環(huán)境成分的深入解析，研究發(fā)現(xiàn)CHT存在動(dòng)態(tài)發(fā)育過(guò)程，即微環(huán)境細(xì)胞協(xié)同HSPCs發(fā)育。研究還鑒定了一群特殊的促擴(kuò)增內(nèi)皮細(xì)胞和其特異的微環(huán)境因子Gpr182。斑馬魚體內(nèi)功能實(shí)驗(yàn)證明，Gpr182可以促進(jìn)HSPCs在尾部造血組織的擴(kuò)增，并且Gpr182的功能在小鼠中是保守的。最后，通過(guò)將斑馬魚尾部造血組織和人胎肝的單細(xì)胞數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析，研究發(fā)現(xiàn)二者在進(jìn)化上具有保守的細(xì)胞類群基因表達(dá)，而其差異性則體現(xiàn)在細(xì)胞類型組成和HSPC的轉(zhuǎn)錄組特征，即斑馬魚的擴(kuò)增性造血組織的HSPC更能適應(yīng)溫度變化，人胎肝中的HSPC具有更強(qiáng)的免疫特征。上述結(jié)果暗示了造血干細(xì)胞對(duì)環(huán)境的適性進(jìn)化。

該研究對(duì)斑馬魚擴(kuò)增性造血組織的動(dòng)態(tài)發(fā)育、造血干細(xì)胞擴(kuò)增的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)提出了更有深度的理解，為HSPCs的體外高效擴(kuò)增提供了新的理論指導(dǎo)。

論文鏈接

　　單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序解析斑馬魚尾部造血組織。在3個(gè)造血干細(xì)胞發(fā)育的重要時(shí)間點(diǎn)（55hpf、3.5hpf、4.5hpf）對(duì)尾部造血組織的細(xì)胞（包含造血干/祖細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞及非內(nèi)皮造血干/祖細(xì)胞）進(jìn)行深入分析。從中鑒定了不同分化潛能的造血干/祖細(xì)胞，建立了復(fù)雜有序的微環(huán)境細(xì)胞和HSPC的互作網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)了一群特殊的促擴(kuò)增內(nèi)皮細(xì)胞和特異表達(dá)因子Gpr182。通過(guò)對(duì)斑馬魚尾部造血組織和人胎肝造血發(fā)育的進(jìn)化分析，發(fā)現(xiàn)了造血干細(xì)胞在不同物種中的轉(zhuǎn)錄組特征存在異同。

來(lái)源：中科院