就像系譜學(xué)家填補家譜中的空白一樣，圣猶達兒童研究醫(yī)院的科學(xué)家們已經(jīng)確定，終身血液生產(chǎn)依賴于比之前報道的數(shù)百個“祖先”細胞。該研究的重點是產(chǎn)血干細胞的產(chǎn)前起源，今天作為“自然細胞生物學(xué)”雜志的在線出版物出現(xiàn)。

血液形成或造血干細胞負責(zé)終生血液。細胞能夠在體內(nèi)制造任何類型的血細胞。血液形成干細胞用于治療以恢復(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”細胞聯(lián)系起來。在這項研究中，St。Jude的研究人員使用了一種顏色編碼的細胞標(biāo)記系統(tǒng)和數(shù)學(xué)模型來證明，在小鼠中，造血干細胞來自約500個前體細胞，而不是少于10個。而血液系統(tǒng)的發(fā)育是相同的。小鼠和人類，人類前體細胞的數(shù)量可能至少大10倍。

“所有先前的研究報告說，很少有前體細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血液學(xué)系的助理成員。“但這項研究中的數(shù)據(jù)顯示，實際上涉及數(shù)百個細胞，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胞，”她說。

造血干細胞由在產(chǎn)前發(fā)育的不同階段出現(xiàn)的前體細胞形成。隨著發(fā)展的繼續(xù)，細胞專注并成為心臟，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胞分離出新出現(xiàn)的哺乳動物血液系統(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)血液干細胞從發(fā)育中的哺乳動物主動脈中出現(xiàn)，前往胎肝并在遷移到骨髓之前急劇擴張。

對于這項研究，第一作者Miguel Ganuza博士是McKinney-Freeman實驗室的博士后研究員，他采用了一種用于研究實體瘤細胞組成的系統(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)育階段的前體細胞的命運。“當(dāng)我們知道關(guān)于細胞命運的重要決定時，我們想要了解不同發(fā)育階段不同祖細胞的情況，”Ganuza說。

圣猶達計算生物學(xué)系的共同作者兼統(tǒng)計學(xué)家David Finkelstein博士使用數(shù)學(xué)模型從成年小鼠的外周血中反向研究，以跟蹤前，中，晚期前體細胞的貢獻。產(chǎn)前發(fā)育。

結(jié)果顯示，成年小鼠的血液干細胞數(shù)量遠遠超過預(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)為是血液干細胞數(shù)量大幅增加的地方，”McKinney-Freeman說。“這項研究的結(jié)果引發(fā)了對該模型的質(zhì)疑，甚至暗示了胎兒肝臟或發(fā)育后期限制血液干細胞群體的發(fā)育瓶頸。

“這是科學(xué)最有趣的時候，當(dāng)你看到你沒想到的東西時，”她說。

McKinney-Freeman說，雖然出乎意料，新出現(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)百個祖細胞意味著有機體具有更大的靈活性，可以適應(yīng)隨著發(fā)育進程可能出現(xiàn)的問題和問題，”她說。