由於無法識別造血幹細胞在機體不同造血部位的出現和成熟，因此關於人類造血幹細胞的個體發生過程的定義，研究人員並不清楚。近日，一篇發表在國際雜誌
Nature
上題為“Mapping
human haematopoietic stem cells from haemogenic endothelium to birth”的研究報告中，來自加利福尼亞大學等機構的科學家們透過研究開發出了一種能追蹤人類胚胎中血液幹細胞發育每個步驟的史無前例的路線圖，這或許能為科學家們提供一種藍圖在實驗室中製造出完全功能性的血液幹細胞，同時這一研究結果也能幫助擴大治療多種血液癌症和遺傳性血液疾病的新型療法。
血液幹細胞，又稱為造血幹細胞，其具有無限自我複製的能力，並能分化為人類機體每一種血細胞型別，幾十年來，臨床醫生已經使用來自供體骨髓和新生兒臍帶中的血液幹細胞來用於作為挽救生命的移植療法治療血液和免疫性疾病，然而，這些療法往往受到了匹配供體短缺的限制，以及臍帶血中幹細胞數量較少的阻礙。為此，研究人員就想克服這種障礙，嘗試在實驗室中利用人類多能幹細胞來製造血液幹細胞，其或許能產生機體中任何的細胞型別；但研究人員一直並未取得成功，部分是因為缺少準則來在實驗室中製造出分化為自我更新血液幹細胞（而並非短期存活的血液祖細胞）的實驗室培育細胞，血液祖細胞僅能產生有效的血細胞型別。
研究者Mikkola說道，目前並沒有科學家能成功利用人類多能幹細胞來旨在功能性的血液幹細胞，因為我們並沒有足夠了解我們所要嘗試產生的細胞。本文中，研究人員所繪製出的新的路線圖或許就能幫助研究人員理解兩種細胞型別之間的根本差異，這對於創造出適合移植療法使用的細胞至關重要。如今研究人員擁有了一本“手冊”關於如何在胚胎中旨在造血幹細胞，以及其如何獲得對病人非常有用的具有獨特特性的手冊。
重磅！科學家繪製出人類血液幹細胞發育的首個完整圖譜。
圖片來源：Hanna Mikkola Lab/UCLA， Katja Schenke-Layland Lab/University of Tübingen， Nature
研究人員利用單細胞RNA測序和空間轉錄組學技術建立了新型資源，這些技術能幫助科學家們識別出成千上萬個單個細胞中的獨特遺傳網路和功能，同時還能揭示這些細胞在胚胎中的位置。這些資料或能幫助研究人員追蹤造血幹細胞，因為其從造血內皮組織中出現，並在發育過程中能透過不同的位點進行遷移，首先從主動脈開始，最終達到骨髓中。重要的是，這一圖譜揭示了造血幹細胞在成熟過程中的特定里程碑，包括其達到肝臟中，並在那裡獲得了血液幹細胞的特殊能力。
為了解釋這一成熟過程，研究人員將不成熟的血液幹細胞比喻為非常有抱負的外科醫生，正如外科醫生需要經過多個階段的訓練來學習如何進行手術一樣，不成熟的血液幹細胞也必須經過多個部位來學習如何像血液幹細胞一樣來完成任務。此外，研究人員還確定了血管壁中能產生血液幹細胞的準確前體細胞，這一發現或許就闡明瞭長期以來關於幹細胞細胞起源和製造血液幹細胞而並非血液祖細胞所需的環境特性的一些爭議；如今，研究人員已經識別出了與人類血液幹細胞發育不同階段相關的特定分子特徵，而且其還能利用這一資源來分析其在實驗室中製造可用於移植的血液幹細胞的程度。
研究者Mikkola說道，此前如果我們如果試圖從一個多細胞中製造造血幹細胞，但其並沒有移植，我們或許並不知道在哪個過程發生了失敗，如今，我們可以將細胞放到所繪製出的路線圖中來觀察在哪裡成功了，在哪裡發生了失敗，並根據胚胎的指示來微調幹細胞的分化過程。此外，這一路線圖譜還能幫助科學家們理解在胚胎中發育的血液形成細胞到底如何誘發人類疾病的，比如，其能幫助研究為何某些起源於子宮內的血液癌症會比個體出生後所發生的癌症更具有侵襲性。
最後研究者表示，如今他們創造出了一種線上資源，全球各地的科學家們都能使用這一資源來指導其進行研究，而真正的工作或許才剛剛開始，在這一領域，未來研究人員或許會取得更多研究成果。
