科学家们创建了人类血液干细胞发展的第一个综合路线图

领导这项研究的Hanna Mikkola博士表示，这项研究可以帮助扩大对白血病等血癌和镰状细胞病等遗传性血液疾病的治疗选择。

血液干细胞也被称为造血干细胞，具有无限复制自身的能力，另外还能分化为人体中的每一种血细胞。几十年来，医生已经将来自捐赠者骨髓和新生儿脐带的造血干细胞用于血液和免疫疾病的救生移植治疗。然而，这些治疗受到匹配捐赠者短缺的限制并受到脐带血中干细胞数量少的阻碍。

研究人员试图克服这些限制，以尝试在实验室中用人类多能干细胞创造造血干细胞，这些细胞有可能产生体内的任何细胞类型。但成功一直遥遥无期，部分原因是科学家们缺乏使实验室培育的细胞分化为自我更新的血液干细胞，而不是短命的血液祖细胞的指令，后者只能产生有限的血细胞类型。

Mikkola是加州大学洛杉矶分校学院分子、细胞和发育生物学教授，也是加州大学洛杉矶分校Jonsson综合癌症中心的成员。他指出：“没有人成功地从人类多能干细胞中制造出功能性血液干细胞，因为我们对我们试图生成的细胞没有足够了解。”

加州大学洛杉矶分校的科学家Vincenzo Calvanese表示，新路线图将帮助研究人员了解这两种细胞类型之间的根本差异，这对于创造适合用于移植疗法的细胞至关重要，他跟加州大学洛杉矶分校的Sandra Capellera-Garcia和Feiyang Ma都是这项研究的共同第一作者。

Calvanese说道：“我们现在有一本关于造血干细胞如何在胚胎中制造以及它们如何获得使它们对病人有用的独特特性的手册。”他也是伦敦大学学院的一个小组负责人。

该研究小组包括来自德国图宾根大学和澳大利亚默多克儿童研究所的科学家，他们利用单细胞RNA测序和空间转录组学创建了该资源，而这些新技术使科学家能够识别成千上万个单个细胞的独特基因网络和功能，另外还揭示了这些细胞在胚胎中的位置。

这些数据使我们有可能跟踪造血干细胞，因为它们从造血内皮中出现并在发育过程中通过不同的位置迁移--从主动脉开始并最终到达骨髓。重要的是，该地图揭示了它们成熟过程中的特定里程碑，其中包括它们到达肝脏，在那里它们获得了造血干细胞的特殊能力。

为了解释成熟过程，Mikkola将未成熟的造血干细胞比喻为有抱负的外科医生。正如外科医生需要经过不同阶段的训练来学习如何进行手术一样，未成熟的造血干细胞必须通过不同的位置来学习如何完成他们作为造血干细胞的工作。

该研究小组还确定了血管壁中产生造血干细胞的确切前体。这一发现澄清了长期以来关于干细胞的细胞来源和制造造血干细胞而非造血祖细胞所需环境的争议。

现在，研究人员已经确定了跟人类造血干细胞发展的不同阶段相关的特定分子特征，科学家们可以利用这一资源来了解他们在实验室中制造可移植的造血干细胞的程度。

“以前，如果我们试图从一个多能细胞中创造一个造血干细胞，但它没有移植，我们就不知道我们在这个过程中哪里失败了。现在，我们可以把细胞放在我们的路线图中，看看我们在哪里成功、哪里不足并根据胚胎的指示微调分化过程，”Mikkola说道。

此外，该地图可以帮助科学家了解在胚胎中发育的造血细胞是如何对人类疾病作出贡献的。如它为研究为什么一些在子宫内开始的血癌比出生后发生的血癌更具侵略性奠定了基础。

Mikkola表示：“现在我们已经创建了一个在线资源，世界各地的科学家可以用它来指导他们的研究，真正的工作开始了。在这个领域，这是一个非常令人兴奋的时刻，因为我们终于要看到我们的劳动成果了。”