想象一下，有一天，治療白血病或多發(fā)性骨髓瘤等血液病患者的臨床醫(yī)生可以向?qū)嶒炇野l(fā)出請求，定制生產(chǎn)特定類型的血細胞，以替代受疾病影響的血細胞。在一項新的研究中，來自美國辛辛那提兒童醫(yī)院的研究人員針對骨髓組織如何起作用提供了強有力的新見解。這一研究使得這一天離現(xiàn)實又近了一步。相關(guān)研究結(jié)果于2021年2月10日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標題為“In situ mapping identifies distinct vascular niches for myelopoiesis”。論文通訊作者為辛辛那提兒童醫(yī)院實驗血液學(xué)與癌癥生物學(xué)部門的Daniel Lucas博士。論文第一作者為辛辛那提兒童醫(yī)院實驗血液學(xué)與癌癥生物學(xué)部門的Jizhou Zhang博士和Qingqing Wu博士。

圖片來自Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-021-03201-2。

Lucas及其研究團隊聯(lián)合使用多種細胞分析技術(shù)，構(gòu)建出首個骨髓組織“圖譜”。這些發(fā)現(xiàn)推進了對微小血管如何對骨髓進行組織化和調(diào)節(jié)血液如何產(chǎn)生的科學(xué)理解。

Lucas說，“我們終于有了直接觀察骨髓細胞分化的工具。這些結(jié)果表明，骨髓是一個高度組織化的組織，而且這種組織化是由特定的血管亞群提供的。這是在告訴我們，血管的組織化決定了血液的產(chǎn)生。如果我們確定了血管的功能，我們就會離隨意控制特定血細胞的產(chǎn)生更近一步?！?/p>

原位產(chǎn)生血細胞的藍圖

隨著近期基因組分析技術(shù)的進步，這些研究人員一直在構(gòu)建一個不斷增長的“圖譜”庫，以前所未有的細節(jié)描述人類組織的發(fā)育。這項新的研究為虛擬書架增加了一本厚厚的關(guān)于骨髓和血細胞發(fā)育信息的參考書。

構(gòu)建這種骨髓圖譜需要開發(fā)新的共聚焦成像方法，對骨髓中的血細胞產(chǎn)生進行前所未有的解析。在此之前，在發(fā)育階段追蹤細胞類型的譜系需要破壞組織。在這個研究項目中，Lucas團隊開發(fā)出了在更大量的骨髓細胞內(nèi)首次成像觀察和追蹤獨特祖細胞的方法------而不破壞組織結(jié)構(gòu)。

Lucas說，“追蹤這些特殊的細胞群揭示了有關(guān)骨髓結(jié)構(gòu)的新信息，包括洞察到骨髓具有令人驚訝的組織化程度，以及特定的血管支持獨特的血細胞類型的產(chǎn)生。”

這一發(fā)現(xiàn)如何促進治療？

將基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用通常需要幾年的進一步研究。這條研究線的一個潛在方向可能是支持未來開發(fā)高度定制的在實驗室環(huán)境中模擬骨髓功能的血細胞工廠，即血液類器官。

這種血液類器官可能用來產(chǎn)生具有特定遺傳變異的血細胞群體，科學(xué)家可以分析這些血細胞來開發(fā)改善疾病的治療方法。Lucas 說，例如，一種受控的血細胞產(chǎn)生方法將有助于科學(xué)家們研究免疫系統(tǒng)和身體如何抵御感染。

最終，血液類器官可能會成為一種治療方式，允許臨床醫(yī)生用經(jīng)過基因編輯的不會面臨排斥風(fēng)險的健康細胞替換患者的病變細胞。對骨髓中如何產(chǎn)生血細胞有了新的認識，將有助于這一努力。

Lucas說，“這對構(gòu)建血液類器官肯定有影響。從事血液類器官研究的研究小組一直在嘗試構(gòu)建能夠維持或擴大干細胞生產(chǎn)的類器官。我們的數(shù)據(jù)表明，需要額外的結(jié)構(gòu)來平衡地產(chǎn)生成熟的血細胞?！?/p>

下一步工作

需要開展更多的研究來確定調(diào)節(jié)不同類型血細胞產(chǎn)生的不同血管形成的分子信號。了解這些分子信號將是調(diào)控血細胞產(chǎn)生的關(guān)鍵一步。

與此同時，Lucas團隊計劃繼續(xù)開發(fā)工具，對血細胞產(chǎn)生進行成像，特別是將成像范圍擴大到早期階段的祖細胞。Lucas說，“我們希望能夠可視化觀察不同類型血細胞產(chǎn)生的每一步?！保ㄊ缆?lián)博研(Bioexcellence) 世聯(lián)博研Bioexcellence）

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