2020年5月,我院兰雨研究员与解放军总医院第五医学中心刘兵研究员(暨南大学讲座教授)以及北京大学生命科学学院汤富酬研究员在造血干细胞发育领域的合作研究成果“Embryonic endothelial evolution towards first hematopoietic stem cells revealed by single-cell transcriptomic and functional analyses”荣登Cell Research(生物1区,IF=17.8)当期封面论文。兰雨、汤富酬和刘兵研究员为论文的共同通讯作者。
造血干细胞位于成体造血系统的最上游,具有自我更新能力并可产生所有类型的血液细胞。目前研究认为,造血干细胞起源于胚胎发育中期的生血内皮细胞。由于数量稀少、发育时间转瞬即逝、体内功能评价系统的技术门槛较高,研究者一直未能精准捕获及分离具有造血干细胞重建潜能的生血内皮细胞,其从原始内皮细胞逐步特化并走向造血干细胞命运这条路径的细胞转归及分子事件仍不清晰甚至存在争议。
刘兵/兰雨合作团队曾于2019年9月发表在Cell Research的研究从单细胞尺度解析了人类胚胎造血干祖细胞发生的细胞层级以及分子特征,并筛选获得富集生血内皮细胞的表面标志(https://www.nature.com/articles/s41422-019-0228-6)。相较于人类胚胎的研究,小鼠作为重要的实验模型,具有样品来源的可控性、体内功能评价及遗传操作的可行性等诸多优势,从而使得基于重要群体捕获分离的精细体内外功能评价成为可能,这对于具有造血干细胞命运的生血内皮细胞来讲尤为重要。
本研究从转录组(transcriptome)、免疫表型(immunophenotype)和功能(function)三个层面(tif)重新规范定义了生血内皮细胞,实现了具有造血干细胞潜能以及较以往研究提高近20倍富集效率的生血内皮细胞的捕获和分离,并成功构建了更加敏感和特异性标识该生血内皮细胞的荧光报告小鼠Neurl3-EGFP;首次在单细胞水平证实生血内皮细胞具有内皮和造血双向分化潜能,进一步在单细胞转录组水平揭示了从原始内皮细胞到靶向造血干细胞命运的生血内皮细胞的两步特化路径。这些发现为造血干细胞体内发育及体外再生研究提供了重要的理论基础、数据库资源和小鼠模型。
封面图片呈现的鱼跃龙门,象征血管内皮细胞经历命运选择变成造血干细胞的历程。据悉,Cell Research杂志封面论文竞争激烈,科学发现以及封面图片的高质量均是胜出的重要因素。造血干细胞发育领域的权威专家、美国科学院院士将对该研究进行专文点评。
暨南大学中西医结合博士后流动站侯思元博士、解放军总医院第五医学中心李宗城博士和倪艳丽硕士、军事科学院军事医学研究院郑晓娜博士、北京大学生命科学学院博士研究生高云和董骥为该研究论文的第一作者。该项研究得到了国家科技部、国家自然科学基金委和广东省科技厅等科研项目的支持。
原文链接:
https://www.nature.com/articles/s41422-020-0300-2
https://doi.org/10.1038/s41422-020-0300-2