历史性突破丨造血干细胞起源获单细胞尺度解析
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军事医学科学院附属医院（解放军307医院）刘兵课题组、北京大学生物光学动态成像中心汤富酬课题组和中国医学科学院天津血液病医院（血液学研究所）袁卫平课题组紧密合作，日前在造血干细胞起源研究中取得重要进展。其通过单细胞诱导移植、单细胞转录组分析、组织特异性基因敲除等多种研究手段，首次在单细胞尺度实现小鼠造血干细胞发育全程的深度解析。相关成果于5月19日以长文章（Article）形式在线发表在英国《自然》杂志。这是全球造血干细胞发育领域具有里程碑意义的重大发现，也是我国血液学工作者首次在《自然》杂志主刊发表论文。
精确的分离单个具有功能的干细胞是开展后续一系列研究的前提条件。作为干细胞生物学的范式，造血干细胞（HSC）的研究一直广受关注。早在1996年，国际上首次实现了成年小鼠骨髓HSC的单细胞分离。然而，胚胎发育早期，HSC数量稀少，且缺乏特异性表面标志，使其起源研究异常困难。
本研究中，刘兵课题组筛选获得新的特异性表面标志，结合新颖的单细胞诱导移植体系，最终实现造血干细胞前体（pre-HSC）的单细胞捕获，效率高达30%。随后，刘兵课题组与汤富酬课题组合作，针对HSC发育过程中具有代表性的5类细胞进行单细胞转录组测序，揭示了pre-HSC在转录活性、动脉基因表达、代谢状态、信号通路和转录因子网络等方面的突出特征。
基于测序数据分析，刘兵课题组与袁卫平课题组展开合作，利用血管内皮细胞和造血细胞特异性的两种基因敲除小鼠阐明Rictor基因在HSC发生过程中的特异性调控作用。此外，测序数据挖掘和功能实验证实pre-HSC具有细胞周期状态的异质性，部分细胞增殖活跃。最后，通过与更多细胞群体测序数据的比对分析，发掘出pre-HSC的98个特征基因。
本研究的重大意义：为今后阐明HSC的体内发育规律、发掘HSC的体外再生策略提供了可靠、珍贵的理论依据和数据资源。
让我们欣赏一下数据：
Figure 1 | Identification of T1 pre-HSCs at single-cell resolution.
Figure 2 | Enhanced enrichment of T2 pre-HSCs by single-cell RNA-seq.
Figure 3 | Global gene expression dynamics during HSC formation.
Figure 4 | Specific role of mTORC2 signalling during HSC formation.
Figure 5 | Signature genes and cell-cycle heterogeneity of pre-HSCs.
研究团队介绍
刘兵
军事医学科学院附属医院 研究员
307-青藤转化医学中心 主任
1972年11月出生，医学博士，研究员，博士生导师。国家杰出青年科学基金获得者（2014），中国科协求是杰出青年奖（2015），总后科技新星。现任军事医学科学院干细胞转化医学中心主任，附属医院307-青藤转化医学中心主任，肿瘤学研究室主任。研究方向：干细胞发育与再生医学，主要包括造血干细胞和间充质干细胞的发育规律、转化研究、临床应用。在Cell Stem Cell、Blood等学术期刊发表论文和综述22篇，被Cell、Science、Nature等专业期刊引用1200余次。国际胎盘干细胞协会（IPLASS）的发起人和理事，中国生理学会血液生理专业委员会副主任委员，实验血液学国家重点实验室兼职研究员，教育部再生医学重点实验室学术委员会委员。
研究团队实验室剪影
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本篇报道获刘兵研究员授权，步步感谢刘兵研究员为科学界和科普界所做出的贡献。
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