近日來自中國科學(xué)院動物研究所血液和心血管發(fā)育研究組的研究人員，在新研究中解析了血液循環(huán)在胚胎早期發(fā)育階段調(diào)控造血干細(xì)胞發(fā)育分化的分子機(jī)制，這項(xiàng)研究成果于2011年8月17日在線發(fā)表于國際著名學(xué)術(shù)期刊《血液》（Blood）上。

 

文章的通訊作者是中科院動物研究所血液和心血管發(fā)育研究組組長劉鋒，其2009年入選中科院動物所“百人計劃”。 研究組博士生王璐為該論文第一作者，該研究得到國家自然科學(xué)基金委，國家科技部和中國科學(xué)院的支持。

 

血液循環(huán)為生物有機(jī)體提供氧氣、營養(yǎng)物質(zhì)，維持生理穩(wěn)態(tài)，是最重要的生命活動之一。由于血液循環(huán)相關(guān)基因的敲除小鼠模型早期致死，因此其在早期胚胎發(fā)育尤其是造血干細(xì)胞發(fā)生中的作用研究較少，分子機(jī)理尚不清楚。

 

在這篇文章中，研究人員應(yīng)用遺傳學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、分子生物學(xué)和小分子化合物處理等方法，以斑馬魚為模式生物，發(fā)現(xiàn)血液循環(huán)在造血干細(xì)胞的編程過程中發(fā)揮了重要的調(diào)控作用。通過研究血液循環(huán)缺陷的遺傳突變體silent heart, 發(fā)現(xiàn)最早的造血干細(xì)胞盡管可以產(chǎn)生，但其后續(xù)的命運(yùn)維持卻不能進(jìn)行，從而造成造血干細(xì)胞的缺失，也不能分化產(chǎn)生T淋巴細(xì)胞等。這一發(fā)現(xiàn)在另外兩個血液循環(huán)缺陷的突變體中得到了證實(shí)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)血液循環(huán)的應(yīng)激因子，血管特異性表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子KLF2在這一過程中有重要作用。KLF2通過直接轉(zhuǎn)錄調(diào)控一氧化氮合酶 （eNOS）的表達(dá)水平，從而進(jìn)一步調(diào)控造血干細(xì)胞的主控基因RUNX1和cMYB，最終影響造血干細(xì)胞編程。

 

該研究系統(tǒng)闡述了血液循環(huán)在胚胎早期發(fā)育階段調(diào)控造血干細(xì)胞發(fā)育分化的分子機(jī)理，為體外擴(kuò)增可用于移植的造血干細(xì)胞提供了新的思路。