巨核細胞是一種胞體大、數量少的造血細胞，其產生的血小板對機體的止血功能極為重要。除了產生血小板外，近年的研究發現巨核細胞還發揮著調控造血干細胞的靜息及參與機體的免疫調節等多種功能。但不同的功能是由相同還是不同特性的巨核細胞來實現的仍然未知。同時，人多能干細胞為血小板再生提供了新的來源，然而目前體外產生血小板效率仍然較低且功能不完善。對人類巨核細胞早期發育的深入認知將有助于這些問題的解決。
2020年12月18日，血液病醫院（血液學研究所）周家喜教授和石莉紅教授課題組聯合解放軍總醫院第五醫學中心血液病醫學部劉兵研究員課題組在Cell Stem Cell雜志在線發表題為“Decoding human megakaryocyte development”的研究論文，揭秘了人類巨核細胞的起源與發育。
作者首先利用高通量10x Genomics單細胞轉錄組測序了人胚胎發育早期卵黃囊和胎肝的巨核細胞群體，對比分析發現不同位點的巨核細胞在代謝特征及細胞周期上存在顯著差異。隨后的研究發現，發育早期的巨核細胞是功能異質性的群體，提示巨核細胞不同的功能可能是由不同特性的亞群實現。擬時序分析顯示不同特性的巨核細胞經由不同的發育路徑產生，具有特異的轉錄調控網絡。進一步的研究表明，CD41+CD42+CD14+能夠有效標識具有免疫特性的巨核細胞亞群，且在體外利用人胚胎干細胞能夠誘導產生該亞群。通過整合分析體內、體外單細胞轉錄組數據，作者篩選鑒定到THBS1可以作為發育早期巨核細胞的標志分子，且發現THBS1陽性的內皮細胞具有更高的巨核分化潛能，提示發育過程中巨核細胞命運可能在內皮細胞階段就已經出現偏向。
由于早期胚胎中巨核細胞的稀少及相關研究方法的匱乏，目前對其發育的認知主要局限于形態學描述和在小鼠模型中的解讀，關于人胚胎發育階段巨核細胞的分子特征完全未知。該研究首次在單細胞尺度解析了人胚早期巨核細胞的異質性及發育規律，揭示了巨核細胞在不同胚胎造血位點的特征差異。同時，該研究通過整合人胚及人胚胎干細胞研究模型，發現巨核細胞的命運決定可能比之前的認知更早。這些發現對于人類巨核細胞發育的理解提供了新的視角，為體外血小板再生策略奠定了理論基礎。同時，巨核細胞的異質性提示其產物血小板也可能展現豐富多彩的異質性。血小板異質性的解析及其對生理和病理過程的調控，將會對諸多疾病的診斷和治療帶來深遠的影響。
血液病醫院（血液學研究所）周家喜教授、石莉紅教授和解放軍總醫院第五醫學中心劉兵研究員是本文的通訊作者，血液病醫院（血液學研究所）王洪濤助理研究員、博士研究生徐長祿、陳肖源、解放軍總醫院第五醫學中心博士研究生賀健及天津市中心婦產醫院楊華主任為本文的共同第一作者。該研究得到中國醫學科學院醫學與健康科技創新工程（項目編號：2016-I2M-1-018、2016-I2M-3-002、 2017-I2M-1-015）、國家重點研發計劃“干細胞及轉化研究”項目、國家自然科學基金等資助。該研究的實施是在院校創新工程的大力支持下，啟動血細胞圖譜計劃“ABC（Atlas of Blood Cells）”為背景，以血液病醫院（血液學研究所）整體布局和重點突破方向為導向，是血細胞圖譜項目催生系列成果中的又一力作。
原文鏈接：https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(20)30544-0
文圖|血研所
