晚期胎儿和年轻成年人的造血干细胞产生的瞬时波
造血干细胞(HSC)负责整个生命过程中所有血细胞的持续补充。再生医学的主要挑战之一是生产量身定制的HSC，以替代患有血液相关疾病的患者中的有缺陷的HSC。这将避免提供给临床的供体HSC的短缺。为了在培养皿中实现体外真正的HSC的受控生产，需要更好地了解活体内在何处，何时以及如何在体内以生理方式生产HSC。来自凯瑟琳·罗宾(Hubrecht Institute)和Thierry Jaffredo(UPMC，LBD IBPS，巴黎)已经发现，晚期胎儿和年轻成年人的骨髓中发生了以前未被认识到的造血波，并从体细胞来源的常驻造血内皮细胞中产生了造血干细胞。这种短暂的造血波填补了鸡和小鼠胚胎血液生产完成与成年骨髓造血开始开始之间的空白。这项研究的结果于11月4日发布在自然细胞生物学。
造血干细胞的内皮起源
持续供血的短命血细胞需要组织适当的氧合并在整个生命中免受病原体的侵害，这取决于少量的HSC。第一批HSC通过内皮细胞向造血系统的转化(EHT)衍生自称为造血内皮(HE)的专门内皮细胞。在脊椎动物的胚胎发育过程中，EHT短暂地发生在主要动脉(例如主动脉)中。然后，HSC池会扩增，然后再迁移到成年后将在其中居住的骨髓。迄今为止尚不清楚EHT是否发生在胚胎期之后以及其他器官(例如骨髓)中。
骨髓中的造血内皮细胞
为了查明EHT是否发生在胚胎期之后和骨髓中，研究人员在鸡和小鼠模型中结合了实验胚胎学，遗传学，转录组学和功能学方法。通过荧光基因标记和实时成像分析追踪形成骨髓的内皮细胞，他们发现骨髓的整个血管网络都来自体节。体节是人体的各个部分，随着胚胎的发展，这些部分将逐渐形成生物体的重要组织，包括骨骼，肌肉和皮肤。出乎意料的是，研究人员发现，某些迄今仅在胚胎中观察到的内皮祖细胞，通过某些EHT过程，在胎儿晚期和成年骨髓中产生了HSCs和多能祖细胞。这些细胞在分子上与经历EHT或最近在胚胎主动脉中出现的HSC的细胞非常相似，具有突出的Notch途径，涉及EHT的内皮特异性基因和转录因子。因此，结果表明，HSC是从胚胎期的造血内皮细胞通过EHT(与胚胎中发生的机制相同)在胚胎期后新产生的。
血细胞生产的新潮流
胚胎的卵黄囊产生两个部分重叠的造血波。第一波(原始波)产生仅在胚胎发育过程中持续存在的造血细胞。第二波(定性波)产生各种祖细胞，这些祖细胞迁移到胎儿肝脏以产生急需的血细胞。这些祖细胞足以使胚胎存活直至出生，届时主动脉衍生的HSC依赖波将接管。在本研究中发现的瞬时造血产生填补了卵黄囊造血结束与骨髓HSC依赖性血细胞产生之间的间隙。实际上，在胎儿肝脏中扩增的HSC池仅在出生前才开始在骨髓中定植。HSC的数量非常少，最有可能需要时间才能找到最终的成年型ni，并开始分化/增殖为更成熟的祖细胞和成熟血细胞。研究人员描述的在胎儿晚期和成年后期的短暂造血波也可能为来自胎儿肝脏的HSCs准备了骨髓壁。
干细胞疗法
HSC的缺陷会导致各种与血液有关的疾病和癌症，这些疾病和部分癌症可通过HSC移植进行部分治疗。在培养皿中，在体外很难从多能前体中控制真正的HSC的产生，因此，由于其在体内发生于生理上，因此需要更好地了解HSC的产生。识别造血的所有步骤和控制该过程的分子事件具有根本的意义，并应有助于将来为造血疾病设计创新的干细胞疗法。