2022年12月8日，中國醫(yī)學科學院血液病醫(yī)院（中國醫(yī)學科學院血液學研究所）程濤教授、朱平研究員和胡林萍副研究員合作團隊在Developmental Cell《發(fā)育細胞》雜志在線發(fā)表了題為“Temporal molecular program of human hematopoietic stem and progenitor cells after birth”（人出生后造血干祖細胞發(fā)育特征及時空規(guī)律）的研究論文。該研究利用單細胞測序等技術(shù)體系，全面詳細比較了出生后不同年齡階段人造血干祖細胞（HSPC）轉(zhuǎn)錄組、表型和功能特征，首次揭示成體人HSPC發(fā)育規(guī)律，同時也為臨床移植造血干細胞（HSC）質(zhì)量控制標準的制定奠定重要基礎(chǔ)。
造血干細胞通過自我更新和多向分化產(chǎn)生所有類型的血細胞，在人類整個生命周期中維持造血。目前，HSC移植廣泛應用于治療血液、免疫、遺傳性以及惡性腫瘤等多種疾病，其發(fā)育和再生研究在整個干細胞領(lǐng)域發(fā)揮范式引領(lǐng)作用。以往對小鼠整個生命周期的HSC研究顯示，HSC在不同的發(fā)育階段具有顯著的功能異質(zhì)性。然而，人出生后不同階段骨髓HSPC發(fā)育特征及時空規(guī)律的系統(tǒng)性研究仍是空白。
本研究團隊首先利用單細胞標記逆轉(zhuǎn)錄RNA測序法（STRT-seq）對不同年齡階段（新生兒、嬰兒、兒童、成人、老年）的骨髓HSPC細胞進行單細胞轉(zhuǎn)錄組建庫和深度測序，構(gòu)建了人出生后骨髓HSPC發(fā)育分子圖譜。通過系統(tǒng)解析發(fā)育圖譜，揭示了人骨髓HSPC發(fā)育的分子動力學規(guī)律。進一步，通過解析人多潛能主細胞（MPP）群體的異質(zhì)性，精準鑒定出MPP1和MPP2新亞群，篩選并功能驗證CD52作為分離紅/巨核系偏向MPP1和髓/淋系偏向MPP2的有效分子標志物，且該特征在臍血MPP中具有普適性。最后，通過解析同一時間點取材的新生兒骨髓和臍血HSPC，發(fā)現(xiàn)新生兒骨髓HSC的細胞周期更為靜息，顯著高表達干性相關(guān)基因。移植實驗結(jié)果表明新生兒骨髓HSC比臍血HSC體內(nèi)長期造血重建以及自我更新能力更強，骨髓再造細胞（SRC）含量更高。
綜上，該研究首次描繪了人出生后正常發(fā)育和衰老過程中骨髓HSPC動態(tài)分子圖譜，揭示人骨髓HSPC的異質(zhì)性亞群（MPP1和MPP2）、發(fā)育時空規(guī)律及譜系分化特征；功能鑒定新生兒骨髓HSC為高潛能造血干細胞克隆，可為挖掘移植后高重建效能HSC提供重要參考。該研究中不同年齡階段HSPC的研究結(jié)論，可為臨床基因編輯和干細胞移植等細胞治療的供者年齡選擇提供思路，也為解析特定血液疾病的起源以及年齡特異干細胞分子改變奠定基礎(chǔ)。
該研究獲得國家重點研發(fā)計劃（2021YFA1100900，2022YFA1103500）、國家自然科學基金項目（81970104, 81730006, 81890990）、中國醫(yī)學科學院醫(yī)學與健康科技創(chuàng)新工程（2021-I2M-1-040, 2021-I2M-1-019）和細胞生態(tài)海河實驗室創(chuàng)新基金（HH22KYZX0040, HH22KYZX0018, HH22KYZX0016）等基金的支持。中國醫(yī)學科學院血液病醫(yī)院（中國醫(yī)學科學院血液學研究所）程濤教授、朱平研究員和胡林萍副研究員為共同通訊作者，中國醫(yī)學科學院血液病醫(yī)院（中國醫(yī)學科學院血液學研究所）博士畢業(yè)生張雅文、助理研究員謝小韋、博士生黃耀瑾為并列第一作者。
原文鏈接：https://www.cell.com/developmental-cell/fulltext/S1534-5807(22)00813-9
