由于无法识别造血干细胞在机体不同造血部位的出现和成熟，因此关于人类造血干细胞的个体发生过程的定义，研究人员并不清楚。近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Mapping human haematopoietic stem cells from haemogenic endothelium to birth”的研究报告中，来自加利福尼亚大学等机构的科学家们通过研究开发出了一种能追踪人类胚胎中血液干细胞发育每个步骤的史无前例的路线图，这或许能为科学家们提供一种蓝图在实验室中制造出完全功能性的血液干细胞，同时这一研究结果也能帮助扩大治疗多种血液癌症和遗传性血液疾病的新型疗法。
血液干细胞，又称为造血干细胞，其具有无限自我复制的能力，并能分化为人类机体每一种血细胞类型，几十年来，临床医生已经使用来自供体骨髓和新生儿脐带中的血液干细胞来用于作为挽救生命的移植疗法治疗血液和免疫性疾病，然而，这些疗法往往受到了匹配供体短缺的限制，以及脐带血中干细胞数量较少的阻碍。为此，研究人员就想克服这种障碍，尝试在实验室中利用人类多能干细胞来制造血液干细胞，其或许能产生机体中任何的细胞类型；但研究人员一直并未取得成功，部分是因为缺少准则来在实验室中制造出分化为自我更新血液干细胞（而并非短期存活的血液祖细胞）的实验室培育细胞，血液祖细胞仅能产生有效的血细胞类型。
研究者Mikkola说道，目前并没有科学家能成功利用人类多能干细胞来旨在功能性的血液干细胞，因为我们并没有足够了解我们所要尝试产生的细胞。本文中，研究人员所绘制出的新的路线图或许就能帮助研究人员理解两种细胞类型之间的根本差异，这对于创造出适合移植疗法使用的细胞至关重要。如今研究人员拥有了一本“手册”关于如何在胚胎中旨在造血干细胞，以及其如何获得对病人非常有用的具有独特特性的手册。
重磅！科学家绘制出人类血液干细胞发育的首个完整图谱。
图片来源：Hanna Mikkola Lab/UCLA, Katja Schenke-Layland Lab/University of Tübingen, Nature
研究人员利用单细胞RNA测序和空间转录组学技术创建了新型资源，这些技术能帮助科学家们识别出成千上万个单个细胞中的独特遗传网络和功能，同时还能揭示这些细胞在胚胎中的位置。这些数据或能帮助研究人员追踪造血干细胞，因为其从造血内皮组织中出现，并在发育过程中能通过不同的位点进行迁移，首先从主动脉开始，最终达到骨髓中。重要的是，这一图谱揭示了造血干细胞在成熟过程中的特定里程碑，包括其达到肝脏中，并在那里获得了血液干细胞的特殊能力。
为了解释这一成熟过程，研究人员将不成熟的血液干细胞比喻为非常有抱负的外科医生，正如外科医生需要经过多个阶段的训练来学习如何进行手术一样，不成熟的血液干细胞也必须经过多个部位来学习如何像血液干细胞一样来完成任务。此外，研究人员还确定了血管壁中能产生血液干细胞的准确前体细胞，这一发现或许就阐明了长期以来关于干细胞细胞起源和制造血液干细胞而并非血液祖细胞所需的环境特性的一些争议；如今，研究人员已经识别出了与人类血液干细胞发育不同阶段相关的特定分子特征，而且其还能利用这一资源来分析其在实验室中制造可用于移植的血液干细胞的程度。
研究者Mikkola说道，此前如果我们如果试图从一个多细胞中制造造血干细胞，但其并没有移植，我们或许并不知道在哪个过程发生了失败，如今，我们可以将细胞放到所绘制出的路线图中来观察在哪里成功了，在哪里发生了失败，并根据胚胎的指示来微调干细胞的分化过程。此外，这一路线图谱还能帮助科学家们理解在胚胎中发育的血液形成细胞到底如何诱发人类疾病的，比如，其能帮助研究为何某些起源于子宫内的血液癌症会比个体出生后所发生的癌症更具有侵袭性。
最后研究者表示，如今他们创造出了一种在线资源，全球各地的科学家们都能使用这一资源来指导其进行研究，而真正的工作或许才刚刚开始，在这一领域，未来研究人员或许会取得更多研究成果。（生物谷Bioon.com）
原始出处：
Calvanese, V., Capellera-Garcia, S., Ma, F.et al.Mapping human haematopoietic stem cells from haemogenic endothelium to birth.Nature(2022). doi：10.1038/s41586-022-04571-x
