血液作為生命的河流，源源不斷地為機(jī)體提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和免疫保護(hù)。作為血液源頭的造血干細(xì)胞，具有自我更新和多向分化的能力，不僅能夠維持機(jī)體的終身造血，也是惡性血液疾病移植治療的重要細(xì)胞來(lái)源。但是，造血干細(xì)胞來(lái)源不足卻是限制其推廣的瓶頸。如何擴(kuò)增足夠數(shù)量的功能性造血干細(xì)胞，一直是基礎(chǔ)科學(xué)研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)之一。在脊椎動(dòng)物胚胎發(fā)育過程中，胎肝是造血干細(xì)胞擴(kuò)增的天然場(chǎng)所。在這里造血干細(xì)胞進(jìn)行快速的擴(kuò)增，并能保持較強(qiáng)的干性。全面、系統(tǒng)、立體化地解析這一擴(kuò)增性造血器官，將為體外擴(kuò)增造血干細(xì)胞提供理論指導(dǎo)。

北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院李程團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所劉峰團(tuán)隊(duì)合作在Cell Research 雜志發(fā)表題為Identification of HSC/MPP expansion units in fetal liver by single-cell spatiotemporal transcriptomics的研究論文。該論文利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組和空間轉(zhuǎn)錄組聯(lián)合分析的方法，繪制了小鼠胎肝發(fā)育的單細(xì)胞時(shí)空轉(zhuǎn)錄組圖譜，解析了造血干/祖細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組和功能異質(zhì)性，鑒定了造血干細(xì)胞擴(kuò)增的功能單元（HSC 'pocket-like' units， HSC PLUS）并揭示其分子機(jī)制。

首先，研究人員通過單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)，繪制了胎肝血細(xì)胞和微環(huán)境細(xì)胞發(fā)育的轉(zhuǎn)錄組圖譜，解析了造血干/祖細(xì)胞和微環(huán)境細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組動(dòng)態(tài)變化。通過生物信息學(xué)分析和移植實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，研究人員發(fā)現(xiàn)CD93不僅可以富集干性較強(qiáng)的造血干/祖細(xì)胞，還是造血干/祖細(xì)胞發(fā)育的調(diào)控因子。隨后，研究人員使用CellPhoneDB方法構(gòu)建了微環(huán)境細(xì)胞和造血干/祖細(xì)胞的互作調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，鑒定了潛在的促造血干細(xì)胞擴(kuò)增分子，如生長(zhǎng)因子MDK和PTN等。

為了驗(yàn)證互作細(xì)胞和配對(duì)信號(hào)分子的空間關(guān)系，研究人員繪制了胎肝的空間轉(zhuǎn)錄組圖譜。利用空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)具有空間坐標(biāo)的特征，研究人員將微環(huán)境細(xì)胞和與造血干/祖細(xì)胞的空間關(guān)系分為Intra-spot（關(guān)系最密切）、Inter-spot（關(guān)系密切）和Others（關(guān)系疏遠(yuǎn)）三類。通過定性和定量分析，研究人員發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞高度富集在造血干/祖細(xì)胞周圍，并且具有相鄰關(guān)系的巨噬細(xì)胞和造血干/祖細(xì)胞分別表達(dá)互作分子對(duì)中的配體和受體。與此同時(shí)，免疫熒光實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示巨噬細(xì)胞可以形成“口袋狀”結(jié)構(gòu)包圍造血干/祖細(xì)胞，功能數(shù)據(jù)顯示巨噬細(xì)胞及其分泌生長(zhǎng)因子的促擴(kuò)增作用。即擴(kuò)增的造血干/祖細(xì)胞處于巨噬細(xì)胞和生長(zhǎng)因子富集的HSC PLUS。眾所周知，細(xì)胞是機(jī)體的最小功能單元，其次是組織/器官，本研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞和組織/器官之間存在細(xì)胞行為的特定功能單元，即造血干細(xì)胞擴(kuò)增的基礎(chǔ)功能單元（HSC PLUS）。(生物谷世聯(lián)博研Bioexcellence）

小編推薦會(huì)議 2021 （第四屆）單細(xì)胞多組學(xué)研究與臨床應(yīng)用峰會(huì)

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