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《研究发现造血干细胞直接响应感染》

  • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者： 黄翠
  • 发布时间：2017-07-25

  • 造血干细胞是血液系统中的成体干细胞，具有自我更新、多向分化的潜能。造血干细胞可以分化形成各类成熟血细胞，以此满足生理需求和调节各细胞组分之间的平衡。如果发生严重感染，造血干细胞会生成更多的白细胞以抵抗病原物。

    苏黎世大学血液学教授Markus Manz团队首次发现，造血干细胞能够自己检测细菌感染，并启动分裂过程生成更多的白细胞。这一过程并不依赖于细胞因子的调控。值得注意的是，这一防御机制会反过来损伤造血干细胞，从而增加晚年发生恶性造血干细胞疾病的风险。

    相关研究成果在线发表在最新一期的《Cell Stem Cell》期刊。

  • 原文来源：http://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(17)30239-4
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相关报告

  • 《HIV可感染造血干细胞》
    • 来源专题：艾滋病防治
    • 编译者：李越
    • 发布时间：2011-06-02
    • 尽管当前的艾滋病病毒（HIV）/艾滋病（AIDS）治疗力争能够控制这种疾病，但任何治疗的最终目标都是完全消灭这种病毒。不幸的是，完全消灭HIV是一项非常艰巨的任务，因为这种病毒在休眠的CD4+ T细胞中建立了潜在的储藏库。美国科学家日前研究发现，HIV能够传染造血干细胞（HSC），因此，HIV的储藏库可能比之前的预想更为持久。研究人员认为，这一发现为拓展新的艾滋病疗法提供了可能。 之前的研究表明，造血干细胞能够抵抗HIV的感染，然而已知的病毒储藏库却不能完全解释艾滋病的发病情况，这意味着还有其他潜伏性感染的储藏库。美国安阿伯市密歇根大学的Christoph C. Carter和同事在2010年发表的一项研究显示，HIV能够感染造血祖细胞（HPC），但所使用的试验却无法将造血干细胞与造血祖细胞中的其他细胞类型区分开来。 如今，利用一种多向移植实验（也就是说，造血细胞被植入接受了尚不足以致命的辐射的小鼠体内，从而形成了多重血系，并持续了4到6周，这是对干细胞潜能的决定性测试），Carter等人发现，HIV确实能够感染造血干细胞。 研究人员通过分析HIV用来侵入细胞的细胞受体是否影响了被感染的造血祖细胞，从而开始了目前的研究。HIV的包膜蛋白（Env）与CD4受体和趋化因子联合受体CXCR4或CCR5的相互作用使得HIV进入细胞。Carter等人在一个系统中形成了有缺陷的无毒HIV，在这里，他们能够变换Env蛋白的趋向性。此外，研究人员用GFP标记了HIV基因组，从而能够用流式细胞术隔离被感染的细胞。 研究人员发现，包含有一个翻转CXCR4 Env蛋白的HIV微粒能够感染具有特定表型的细胞。相比之下，利用翻转CCR5 Env蛋白，病毒只能有效感染更多分化型细胞。接下来，研究人员利用群体集成试验发现，被翻转CXCR4 HIV感染的细胞能够形成源自未成熟造血祖细胞的群体，其中包括造血干细胞。相比之下，被翻转CCR5 HIV感染的细胞只形成很少的群体。 为了证明翻转CXCR4 HIV能够感染造血干细胞，研究人员进行了多向移植试验，将被翻转CXCR4 HIV感染的人类造血祖细胞引入被辐射的小鼠体内。在移植20周后，在小鼠血液中检测到源自人类的淋巴和骨髓细胞。这意味着最初被HIV感染的细胞实际上是造血干细胞。 研究人员在最近出版的《细胞—宿主与微生物》杂志上报告了这一研究成果。 因此，治疗HIV的方法需要在缓慢分化的造血干细胞中消灭潜在的HIV储藏库。然而，研究人员指出，由于HIV的有效感染导致造血干细胞产生了细胞凋亡，因此与标准的抗逆转录病毒疗法相结合，造血干细胞疗法或许对于减少HIV储藏库是有效的。（来源：科学时报 赵路）
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  • 《刘峰研究组合作揭示异质性造血干细胞新起源》
    • 来源专题：生物育种
    • 编译者：姜丽华
    • 发布时间：2023-04-09
    • 脊椎动物造血干细胞产生的场所是主动脉-性腺-中肾区，小鼠胚胎10.5天或斑马鱼胚胎受精28小时起，造血干细胞由动脉腹侧壁一群特化的内皮细胞，通过内皮-造血转化过程特化产生生血内皮细胞，随后出芽形成造血干细胞1-6。随着单细胞高通量测序技术的发展，多项研究表明胎儿造血干细胞存在异质性7-9。例如，利用谱系追踪小鼠胚胎期血细胞的发育，研究人员鉴定了胚胎期造血干细胞和造血祖细胞具有不同的谱系分化和终生造血潜能10；转录因子Evi1的表达剂量参与调控胚胎期造血干细胞的命运决定11；葡萄糖代谢激活炎性小体诱导干扰素il1b信号通路，抑制胚胎造血干细胞向红系偏好性造血干细胞特化，并促进淋/髓系偏好性造血干细胞的发育潜能12；此外，MicroRNA-223介导的N-聚糖生物合成途径参与抑制淋/髓系偏好性造血干细胞的产生9。这些研究暗示造血干细胞的异质性可能早在其产生过程中已出现。然而，目前人们对于异质性造血干细胞在胚胎发生过程中的确切起源、分子特征和调控机制的认识尚不完善。   2023年4月4日，中国科学院动物研究所刘峰团队和中国医学科学院血液研究所王璐团队合作在Cell Research杂志发表题为“Activation of lineage competence in hemogenic endothelium precedes the formation of hematopoietic stem cell heterogeneity”的研究论文。该研究利用单细胞多组学、谱系追踪等技术，从单细胞和分子水平联合解析造血干细胞异质性起源及其分子机制。   首先，研究人员建立了斑马鱼胚胎期内皮-造血转化过程的单细胞转录组和染色质可接近性图谱并发现生血内皮细胞为异质性群体，与此同时，鉴定了生血内皮中决定异质性造血干细胞命运的关键调控因子spi2。随后，研究人员构建spi2转基因报告品系，通过单细胞高通量测序spi2阳性生血内皮深度揭示其淋/髓系谱系偏好的分子特征，谱系追踪实验进一步评估了其对胚胎期淋/髓系血细胞的贡献。细菌脂多糖处理显示spi2阳性淋/髓系偏好性生血内皮细胞在急性炎症情况下具有应激响应功能。此外，研究人员通过遗传操纵spi2表达水平能够改变体内的淋/髓偏好性造血干细胞的命运。进一步的机制解析发现，spi2通过直接抑制生血内皮细胞中内皮程序和促进关键造血谱系程序来控制淋/髓系偏好性造血干细胞的命运特化。最后，利用单细胞转录组解析，研究人员发现人体胚胎中存在保守的SPI1(哺乳动物中的spi2同源基因)阳性淋/髓系偏好的异质性生血内皮亚群，与此同时，借助人多能干细胞体外诱导血细胞的培养体系，进一步证实SPI1在人类血液产生中的保守作用。   综上所述，该研究揭示了造血干细胞异质性的谱系起源、生物学功能和分子调控机制，为研究体外诱导可移植的造血干细胞谱系新策略奠定了基础（图1）。     中国科学院动物研究所博士研究生夏均和中国医学科学院血液研究所刘梦瑶为本文共同第一作者，中国科学院动物研究所刘峰研究员和中国医学科学院血液研究所王璐研究员为本文共同通讯作者。该项目得到科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金委重点项目和中国科学院先导专项的资助。      原文链接：https://www.nature.com/articles/s41422-023-00797-0
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