美國加州大學洛杉磯分校科學家創建了首份“路線圖”，使跟蹤人類胚胎中造血幹細胞發育的每一步成為可能，為科學家提供了在實驗室生產全功能造血幹細胞的藍圖。13日發表在《自然》雜誌上的這項研究或有助於擴大白血病等血癌和鐮狀細胞病等遺傳性血液疾病的治療選擇。
造血幹細胞具有無限複製自身的能力，並能分化為人體內的每一種血細胞。幾十年來，醫生們一直使用捐獻者的骨髓和新生兒臍帶中的造血幹細胞進行造血和免疫系統重建的移植治療。然而，這些治療方法受到匹配供體短缺的限制，也受到臍帶血幹細胞數量較少的阻礙。
研究人員試圖通過在實驗室中從人類多能幹細胞中創造出造血幹細胞來克服這些限制，這種幹細胞會在體內產生任何類型的細胞。但由於缺乏對造血幹細胞的了解，這些嘗試一直難以成功。
正如外科醫生需要經過不同的培訓階段來學習如何進行手術一樣，未成熟的血液幹細胞必須通過體內不同的位置來學習如何完成造血幹細胞的工作。它們起源於生血內皮細胞，並在其發育過程中通過不同的位置遷移，從主動脈開始，最終到達骨髓。
研究團隊此次使用單細胞RNA測序和空間轉錄組學創建了造血幹細胞發育的“路線圖”。這項新技術使科學家能夠識別數千個單個細胞的獨特遺傳網絡和功能，並揭示這些細胞在胚胎中的位置。
新“路線圖”使人們有可能跟蹤造血幹細胞的成熟過程，並揭示這一過程中的一個關鍵節點，例如它們如何在肝臟獲得對其功能維持具有重要作用的成分。它還將幫助研究人員了解造血幹細胞和造血祖細胞之間的根本差異，這對於創造適合用於移植療法的細胞至關重要。
該研究團隊還確定了血管壁中產生造血幹細胞的確切前體。這一發現澄清了一個長期存在的爭議，即幹細胞的細胞來源以及製造造血幹細胞而非造血祖細胞所需的環境。
確定與人類造血幹細胞發育的不同階段相關的特定分子特徵后，科學家就可利用這一資源，了解他們距離在實驗室製造可移植的造血幹細胞還有多遠。
此外，該“路線圖”還可幫助科學家了解胚胎中發育的造血細胞是如何導致人類疾病的。例如，它為研究一些始於子宮的血癌為什麼比發生在出生后的血癌更具侵襲性提供了基礎。（實習記者張佳欣）
【總編輯圈點】
難以想象的是，人類早在1939年就首次進行了造血幹細胞移植，但當時並沒有完全理解其原理。直到1961年，科學家從小鼠體內終於證實了造血幹細胞的存在。現在，造血幹細胞移植已成為臨床重要有效的療法，每年全世界移植病例數都在增加。然而，供體不足，以及對造血幹細胞和造血祖細胞之間差異了解的匱乏，阻礙了這一治療手段的擴大化。如今的新成果，不但是實驗室製造可移植造血幹細胞的曙光，還將進一步推進造血幹細胞於人體內施展“修復”“平衡”的技巧。