就像系譜學(xué)家填補(bǔ)家譜中的空白一樣，圣猶達(dá)兒童研究醫(yī)院的科學(xué)家們已經(jīng)確定，終身血液生產(chǎn)依賴于比以前報(bào)道的數(shù)百個(gè)“祖先”細(xì)胞。該研究的重點(diǎn)是產(chǎn)血干細(xì)胞的產(chǎn)前起源，今天在“ 自然細(xì)胞生物學(xué) ”雜志上發(fā)表。

血液形成或造血干細(xì)胞負(fù)責(zé)終生血液。細(xì)胞能夠在體內(nèi)制造任何類型的血細(xì)胞。血液形成干細(xì)胞用于治療以恢復(fù)患有骨髓移植以治療癌癥和其他疾病的患者的血液產(chǎn)生和免疫。了解在產(chǎn)前發(fā)育過程中血液系統(tǒng)如何出現(xiàn)，可以深入了解嬰兒早期發(fā)生的嬰兒白血病和其他血液疾病的起源。

其他使用不同方法的研究人員將終身哺乳動(dòng)物的血液生成與產(chǎn)前發(fā)育期間出現(xiàn)的少數(shù)前體或“祖先”細(xì)胞聯(lián)系起來。在這項(xiàng)研究中，St。Jude的研究人員使用了一種顏色編碼的細(xì)胞標(biāo)記系統(tǒng)和數(shù)學(xué)模型來證明，在小鼠中，造血干細(xì)胞來自大約500個(gè)前體細(xì)胞，而不是少于10個(gè)。而血液系統(tǒng)的發(fā)育是相同的。小鼠和人類，人類前體細(xì)胞的數(shù)量可能至少高出10倍。

“所有先前的研究都報(bào)道，很少有前體細(xì)胞參與建立血液系統(tǒng)，”相應(yīng)的作者Shannon McKinney-Freeman博士說，他是St. Jude血液科的助理成員。“但這項(xiàng)研究中的數(shù)據(jù)顯示，實(shí)際上涉及數(shù)百個(gè)細(xì)胞，并且發(fā)育中的血液系統(tǒng)更復(fù)雜，并且可能部分地受到發(fā)育后期發(fā)生的調(diào)節(jié)瓶頸的影響，并且限制了形成血液的干細(xì)胞的數(shù)量。 “該研究結(jié)果也具有臨床意義。“了解血液系統(tǒng)如何出現(xiàn)，包括所涉及的祖細(xì)胞的數(shù)量和復(fù)雜性，將有助于我們解開疾病的起源，并確定可能易患致病突變的細(xì)胞，”她說。

造血干細(xì)胞由在產(chǎn)前發(fā)育的不同階段出現(xiàn)的前體細(xì)胞形成。隨著發(fā)展的繼續(xù)，細(xì)胞專門化并成為心臟，腎臟，血液和其他器官。以前的研究使用從發(fā)育中的小鼠收集或移植的細(xì)胞分離出新出現(xiàn)的哺乳動(dòng)物血液系統(tǒng)。該方法需要破壞血液系統(tǒng)的正常發(fā)育。結(jié)果表明，只有少數(shù)血液干細(xì)胞從發(fā)育中的哺乳動(dòng)物主動(dòng)脈中出現(xiàn)，前往胎肝并在遷移到骨髓之前急劇擴(kuò)張。在這項(xiàng)研究中，第一作者M(jìn)iguel Ganuza博士是McKinney-Freeman實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員，他采用了一種用于研究實(shí)體瘤細(xì)胞組成的系統(tǒng)。多色標(biāo)記系統(tǒng)由在特定發(fā)育窗口期間表達(dá)的基因激活。

Ganuza使用該系統(tǒng)標(biāo)記和跟蹤來自小鼠不同發(fā)育階段的前體細(xì)胞的命運(yùn)。“當(dāng)我們知道關(guān)于細(xì)胞命運(yùn)的重要決定時(shí)，我們想要了解不同發(fā)育階段不同祖細(xì)胞的情況，”Ganuza說。圣猶達(dá)計(jì)算生物學(xué)系的共同作者兼統(tǒng)計(jì)學(xué)家David Finkelstein博士然后利用數(shù)學(xué)模型從成年小鼠的外周血中逆向工作，追蹤前，中，晚期前體細(xì)胞的貢獻(xiàn)。產(chǎn)前發(fā)育。結(jié)果顯示，成年小鼠的血液干細(xì)胞數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過預(yù)期。該研究結(jié)果還提出了關(guān)于胎肝在血液系統(tǒng)形成中的作用的問題。

“數(shù)十年來，胎兒肝臟被認(rèn)為是血液干細(xì)胞數(shù)量大幅增加的地方，”McKinney-Freeman說。“這項(xiàng)研究的結(jié)果引發(fā)了對(duì)該模型的質(zhì)疑，甚至暗示了胎兒肝臟或發(fā)育后期限制血液干細(xì)胞群體的發(fā)育瓶頸。“這是科學(xué)最有趣的時(shí)候，當(dāng)你看到你沒想到的東西時(shí)，”她說。

McKinney-Freeman說，雖然出乎意料，新發(fā)現(xiàn)的血液系統(tǒng)的大小和復(fù)雜性在發(fā)展上都有意義。“ 在不同的發(fā)育階段產(chǎn)生數(shù)百個(gè)祖細(xì)胞意味著有機(jī)體具有更大的靈活性，可以適應(yīng)隨著發(fā)育進(jìn)程可能出現(xiàn)的問題和問題，”她說。