來(lái)源:科技日報 馮衛東
由美國賓夕法尼亞大學(xué)醫學(xué)院細胞與發(fā)育生物學(xué)教授南希•斯佩克博士領(lǐng)導的一個(gè)研究小組,在近日完成了大多數骨髓干細胞在小鼠胚胎中形成的位置和發(fā)育時(shí)間表。這項發(fā)表在《自然》雜志上的科學(xué)發(fā)現揭示了造血干細胞起源的關(guān)鍵步驟。成年哺乳動(dòng)物骨髓中的造血干細胞能產(chǎn)生身體的所有血液細胞類(lèi)型,因此解密其來(lái)源可能會(huì )幫助研究人員更好地操縱胚胎干細胞,以產(chǎn)生新的血液細胞來(lái)進(jìn)行疾病治療。
先前有研究指出,造血干細胞源自血管內一種數量很少的細胞———內皮細胞,但研究人員并不了解在早期發(fā)育階段內皮細胞是如何轉變?yōu)檠焊杉毎?。早在去?月,斯佩克領(lǐng)導的一個(gè)研究小組就證實(shí)骨髓造血干細胞源自血管內皮細胞,并懷疑對形成血液細胞很重要的一種蛋白Runx1的活性是這種轉型的關(guān)鍵。
在新的研究中,研究人員首先滅活了對小鼠胚胎內皮細胞中的Runx1蛋白進(jìn)行編碼的基因。在發(fā)育過(guò)程中,一些內皮細胞表達Runx1,標志著(zhù)像葡萄藤蔓一樣的造血干細胞簇沿著(zhù)一些主血管的內壁開(kāi)始產(chǎn)生。一旦從血管壁脫落,造血干細胞就進(jìn)入血液循環(huán),并流動(dòng)至胎兒的肝臟;胎兒出生后,造血干細胞就轉移到骨髓。
通過(guò)選擇性地阻斷胚胎發(fā)育過(guò)程中血管內皮細胞表達Runx1的能力,研究人員就可中止造血干細胞的產(chǎn)生,這表明了Runx1對內皮細胞向造血干細胞過(guò)渡至關(guān)重要。
接著(zhù),斯佩克研究小組關(guān)閉了妊娠11.5天的小鼠胚胎中的Runx1表達,此時(shí)正是大多數新生造血干細胞脫離血管壁并遷移到胎兒肝臟的時(shí)間。研究人員發(fā)現,阻斷Runx1的表達并不影響造血干細胞的形成,這表明從內皮細胞向造血干細胞的過(guò)渡在妊娠第11天時(shí)就已經(jīng)完成,Runx1在這一關(guān)鍵過(guò)渡中起著(zhù)重要作用。
研究人員還發(fā)現,至少95%的成人造血干細胞,也就是幾乎所有的成人血液均在發(fā)育過(guò)程的這個(gè)短暫窗口起源于血管內皮細胞。
斯佩克表示,該項研究揭示了從胚胎干細胞向造血干細胞過(guò)渡階段中的一個(gè)非常重要的步驟,那就是需要內皮細胞作為“中間人”。了解血液細胞起源的位置和時(shí)間表,對今后誘導胚胎干細胞產(chǎn)生成熟血液細胞具有指導意義。
(《自然》(
Nature),doi:10.1038/nature07619,Michael J. Chen,Nancy A. Speck)