第一个人类血液干细胞发展全面的地图创建

加州大学洛杉矶分校的科学家和他的同事创造了一个史无前例的路线图,跟踪每一步发展的血液在人类胚胎干细胞,为科学家提供蓝图生产功能齐全的血液干细胞在实验室里。

今天发表的研究在《自然,有助于扩大治疗方案白血病等血液癌症和遗传性血液疾患,如镰状细胞病,说汉娜Mikkola博士的伊莱并广泛的加州大学洛杉矶分校的再生医学和干细胞研究中心,他领导了这一研究。

血液干细胞,也称为造血干细胞,有能力让无限复制的自己和分化成人体的每个类型的血细胞。几十年来,医生们使用血液干细胞的骨髓捐赠者和新生儿的脐带拯救生命的移植治疗血液和免疫疾病。然而,这些治疗方法受限于缺乏匹配的捐赠者和受低脐带血中的干细胞数量。

研究人员为了克服这些限制,试图建立造血干细胞在实验室从人类多能干细胞,这可能会导致任何细胞在体内。但是成功是难以捉摸的,部分原因是科学家们缺乏足够的指令让实验室培养的细胞分化成干细胞自我更新的血液,而不是短暂的血祖细胞,只能产生有限的血液细胞类型。

“没有人成功地使功能从人类血液干细胞多能干细胞,因为我们不了解细胞生成,“Mikkola说,教授的分子、细胞和发育生物学在加州大学洛杉矶分校学院的一员加州大学洛杉矶分校Jonsson综合癌症中心。

新路线图将帮助研究人员了解两种细胞类型之间的根本差异,这是适用于创建的关键细胞移植疗法,加州大学洛杉矶分校的科学家说Vincenzo Calvanese, co-first作者的研究,以及加州大学洛杉矶分校的桑德拉Capellera-Garcia和马飞扬。

“我们现在有一个手动的造血干细胞是如何制造的胚胎以及他们如何获得独特的属性,使他们对病人有用,”Calvanese说,谁是伦敦大学学院的组长。消除识别信息数据在网站上向公众开放人类造血干细胞的阿特拉斯的发展。

研究小组,其中包括来自德国图宾根大学的科学家和澳大利亚默多克儿童研究所创建的资源使用单细胞RNA序列和空间转录组、新技术,使科学家能够识别独特的基因网络和成千上万的单个细胞的功能和揭示这些细胞在胚胎的位置。

数据能够跟随血液干细胞,他们走出hemogenic内皮和迁移通过各种位置在他们的发展过程中,从主动脉,最终到达骨髓。重要的是,地图揭示特定的里程碑的成熟过程,包括他们到达肝脏,在那里他们获得血液干细胞的特殊能力。

解释成熟过程,Mikkola比较不成熟的造血干细胞有抱负的外科医生。就像外科医生需要经过不同阶段的培训,学习如何执行手术,不成熟的造血干细胞必须通过不同的位置,学习如何做他们的工作作为造血干细胞。

研究小组还发现确切的前体的血管壁产生血液干细胞。这一发现澄清长期以来争论干细胞的细胞起源和环境需要血液干细胞而不是血祖细胞。

现在,研究人员已经确定了具体的分子特征与人类血液干细胞发展的不同阶段,科学家可以利用这个资源,看看他们距离移植血干细胞在实验室里。

“以前,如果我们试图创建一个血液干细胞的多能细胞,它没有移植,我们不知道在这个过程中我们失败了,”Mikkola说。“现在,我们可以将我们的路线图中的细胞,我们成功,我们短暂的下降和微调分化过程根据指令从胚胎。”

此外,地图可以帮助科学家们了解造血细胞在胚胎发展导致人类疾病。例如,它提供了基础研究为什么有些血液癌症,开始在子宫内更积极比出生后发生。

“现在,我们已经创建了一个在线资源,世界各地的科学家们可以用它来指导他们的研究,真正的工作开始,“Mikkola说。“这是一个非常激动人心的时刻在因为我们最终将会看到我们的劳动成果。”

这项研究是由美国国立卫生研究院,琼森癌症中心的基础,加州大学洛杉矶分校加州大学洛杉矶分校的大卫格芬医学院,瑞典研究理事会,欧洲分子生物学组织,瑞士国家科学基金会和加州大学洛杉矶分校广泛的干细胞研究中心(包括支持玫瑰山基金会和中心的培训计划)。

参考:马Calvanese V, Capellera-Garcia年代,F, et al .映射人类造血的干细胞从haemogenic内皮出生。自然。2022:1-7。doi:10.1038 / s41586 - 022 - 04571 - x

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