造血干細(xì)胞(HSCs)生成了從斑馬魚(yú)到人類(lèi)，脊椎動(dòng)物整個(gè)生命周期所有的血細(xì)胞和免疫細(xì)胞。但對(duì)于它們的起源細(xì)節(jié)仍然知之甚少，阻礙了開(kāi)發(fā)出有可能解決許多血液疾病的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSC)替代療法。

在發(fā)表于11月20日《細(xì)胞》（Cell）雜志上的一篇研究論文中，來(lái)自加州大學(xué)圣地亞哥醫(yī)學(xué)院的研究人員描述，胚胎發(fā)育過(guò)程中的一種促炎信號(hào)蛋白在HSCs生成中發(fā)揮了令人驚訝的、至關(guān)重要的作用。這一研究發(fā)現(xiàn)有可能幫助科學(xué)家們最終再生出滿足治療應(yīng)用的HSCs。

課題領(lǐng)頭人、細(xì)胞和分子醫(yī)學(xué)系教授David Traver博士說(shuō)：“近期在誘導(dǎo)多能方面取得的突破使得患者特異性的再生醫(yī)學(xué)這一概念變?yōu)榱爽F(xiàn)實(shí)。iPSCs可以相當(dāng)直接地發(fā)育成某些成熟細(xì)胞譜系，例如心臟細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞，但卻無(wú)法生成HSCs。其部分原因可能在于，沒(méi)有完全地認(rèn)識(shí)胚胎利用來(lái)生成HSCs的所有因子。我們相信，發(fā)現(xiàn)促炎信號(hào)在體內(nèi)起重要作用，將幫助我們?cè)隗w外重演出來(lái)自iPSCs的HSC命運(yùn)指令。”

Traver和同事們特異調(diào)查了一種叫做腫瘤壞死因子α（TNFα）的細(xì)胞因子的作用。眾所周知，TNFα在調(diào)控全身炎癥和免疫中起著極其重要的作用。這項(xiàng)工作擴(kuò)展了西班牙生物學(xué)家Victoriano Mulero以往的研究。Mulero曾報(bào)告說(shuō)，TNFα對(duì)胚胎血管系統(tǒng)的功能至關(guān)重要，動(dòng)物模型的TNF功能發(fā)生缺陷會(huì)導(dǎo)致血液缺陷。

Cell論文的第一作者、Traver實(shí)驗(yàn)室博士后研究人員、Mulero的前同事Raquel Espin-Palazon，確定了TNFα是斑馬魚(yú)胚胎發(fā)育過(guò)程中造血干細(xì)胞出現(xiàn)的必要條件。

Traver說(shuō)，這一研究發(fā)現(xiàn)完全出乎意料之外，因?yàn)?/span>HSCs出現(xiàn)在胚胎形成的相對(duì)早期，此時(shí)發(fā)育中的生物體被認(rèn)為主要是無(wú)菌的，沒(méi)有發(fā)生感染。

Traver 說(shuō)：“因此，沒(méi)有人料想到促炎信號(hào)會(huì)在此時(shí)或者這一血液形成地區(qū)活化。同樣令人驚訝的是，我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)胚胎髓系細(xì)胞群，其是HSC出現(xiàn)前的一種過(guò)渡細(xì)胞，是它生成了建立HSC命運(yùn)所需的TNFα。因此，結(jié)果表明在發(fā)育過(guò)程中只持續(xù)存在數(shù)天的一個(gè)小的骨髓細(xì)胞亞群，是幫助生成整個(gè)成體血液形成系統(tǒng)的譜系前體的必要條件。

此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)另一個(gè)細(xì)胞因子、促炎信號(hào)的主要介質(zhì)INFg也在HSC發(fā)育中起作用，表明了在HSC生成過(guò)程中有多個(gè)炎癥信號(hào)輸入。Traver說(shuō)，由于整個(gè)脊椎動(dòng)物進(jìn)化過(guò)程中HSC發(fā)育的高度保守性，在人體內(nèi)TNFα和INFg有可能也對(duì)HSC的生成起至關(guān)重要的作用。