《自然》子刊新研究揭示造血干細胞首次進入骨髓的調控機制

造血干細胞（Hematopoietic Stem Cell, HSC）就像血液的“種子”，能夠通過增殖和分化產生幾乎所有類型的血液細胞。因此，在放、化療后進行造血干細胞移植，已廣泛應用于多種惡性血液疾病的治療。

在成年哺乳動物體內，造血干細胞主要存在于骨髓中，其維持、靜息和增殖等行為受到骨髓微環境的調控。那么，這顆“種子”是如何在骨髓這片“土壤”扎根的呢？對于造血干細胞植入骨髓機制的研究，有助于提高造血干細胞移植效率。

近日，由德國馬普研究所、華南理工大學醫學院和中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院等單位合作完成的一項新研究發現：在造血干細胞發育過程中，動脈血管調控造血干細胞首次進入胚胎期骨髓。研究成果發表在《自然》旗下的Nature Communications雜志上。

研究人員指出，對于成年動物造血干細胞和骨髓微環境的相互作用，已有較深入的研究，但胚胎期骨髓微環境如何調控造血干細胞的行為鮮為人知。因此，他們首先通過單細胞測序對成年期和胚胎期的骨髓微環境進行了對比。分析發現，造血干細胞和骨髓微環境的細胞組成和分子相互作用方面在胚胎期與成年期差異巨大。例如，成年重要的微環境Lepr+細胞在胚胎期幾乎不存在，自然也不發揮微環境功能。

研究人員利用遺傳操作小鼠進行分析發現，與成年期不同，胚胎期骨神經并不發揮造血干細胞微環境的作用。缺少骨神經并不顯著影響骨髓中造血干/祖細胞（Hematopoietic Stem and Progenitor Cell, HSPC）的數量。

▲造血干細胞和骨髓微環境在胚胎期與成年期存在的巨大差異（圖片來源：參考資料[1]）

實驗結果揭示，骨動脈才是胚胎期關鍵的微環境細胞。在小鼠胚胎發育第16.5天，絕大多數造血干/祖細胞都位于動脈血管旁。此時的骨髓動脈可以釋放信號分子Wnt2，動脈來源的Wnt信號影響造血干/祖細胞的擴增。

利用重組蛋白Wnt2在體外處理造血干/祖細胞，可以促進造血干/祖細胞的增殖，增強造血干/祖細胞形成體外克隆的能力。這些結果表明，胚胎期特異的微環境因子Wnt2有提高移植早期效率的作用。

▲胚胎期造血干細胞聚集于動脈血管旁（圖片來源：參考資料[1]）

注：原文有刪減

參考資料：

[1] Yang Liu et al., (2022) A specialized bone marrow microenvironment for fetal haematopoiesis. Nature Communications. Doi: https://doi.org/10.1038/s41467-022-28775-x