根据骨髓“图纸”建造特定血液器官，这一天离我们还会远吗？

Original uu 医学界血液频道 2021-12-24

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快来看看nature的最新研究！

试想有一天，治疗白血病或多发性骨髓瘤等血液疾病的临床医生可以向实验室提出要求，要求他们定制生产特定类型的血细胞，以替代那些受该疾病影响的血细胞。

辛辛那提儿童医院的专家们领导了一项新的研究，为骨髓组织如何工作提供了强有力的新见解，这一天离现实又近了一步。

这项研究发表在2021年2月10日的《自然》杂志上，研究小组结合了细胞分析技术，建立了第一个骨髓组织的“图谱”。这些发现促进了对微小血管如何组织骨髓和调节血液生成的科学理解。

▎主要研究者Lucas博士说道：

“我们终于有了直接观察骨髓细胞分化的工具。这些结果表明骨髓是一个高度组织化的组织，这种组织是由特定的血管亚群供给，因而脉管系统决定了血液的产生。如果我们确定了血管的功能，我们将离随意控制特定血细胞的产生更近一步。”

血细胞生产的蓝图

随着基因组分析技术的最新进展，辛辛那提儿童中心和其他主要研究中心的研究人员已经制作了一个不断增长的“地图”库，描述人类组织的发育。

该研究研究为骨髓细胞分化的解剖结构增加了一本厚厚“发育信息参考书”。制作这个骨髓图谱需要开发新的共焦成像方法，以获得前所未有的骨髓血细胞分辨率。到目前为止，在发育阶段追踪细胞类型的谱系需要破坏组织。在这个项目中，研究小组开发了在不破坏组织结构的情况下，对大量骨髓细胞中首次出现的独特祖细胞进行成像和追踪的方法，并生成了显示粒细胞、单核细胞和树突状细胞分化的图谱。

粒细胞和树突状细胞的产生-单核细胞定位于不同的血管结构，称为窦，并显示出谱系特异性的空间和克隆结构。急性系统性单核细胞增生李斯特菌感染诱导谱系特异性祖细胞簇经历祖细胞的自我更新，但不同谱系在空间上保持分离。

单核细胞-树突状细胞祖细胞（MDPs）与非经典的单核细胞和传统的树突状细胞形成图谱，这些细胞定位于表达骨髓生成主要调节因子集落刺激因子1（CSF1，也称为M-CSF）的血管亚群。内皮细胞中CSF1的特异性缺失破坏了MDP周围的结构及其在窦状窦中的定位。随后，MDP减少，其分化能力降低，导致非经典单核细胞和树突状细胞在体内平衡和感染过程中丢失。这些数据表明，由不同血管产生的局部“线索”负责最终血细胞分化的空间组织。

▎Lucas博士说：

“追踪这些特殊的细胞群，发现了有关骨髓结构的新信息，包括骨髓组织结构的惊人程度，以及特定血管支持产生独特的血细胞类型。”

这一发现如何促进血液疾病治疗？

将基础科学发现转化为实际应用通常需要几年的进一步研究。这项研究的一个潜在方向可能是支持高度定制的血细胞工厂的未来发展，这些工厂将在实验室环境中模拟骨髓功能。

这种血液类器官可以用来产生具有特定遗传变异的血细胞群，科学家可以通过分析这些血细胞群来开发更好的疾病治疗方法。例如，Lucas博士说，一种控制血细胞生成的方法将有助于科学家研究免疫系统以及人体如何抵御感染。

最终，血液类器官可能会成为一种治疗方法，让临床医生用基因编辑的健康细胞代替病人的病变细胞，而这些细胞不会面临排斥的风险。对骨髓中如何产生血细胞有了新的认识将有助于这一努力。

▎Lucas博士说：

“这无疑意味着血液器官的生成。研究血液类器官的小组一直在努力生产能够维持或扩大干细胞生产的类器官。我们的数据表明，需要额外的结构来平衡地产生成熟的血细胞。”

有了骨髓“图纸”，下一步应该怎么做？

研究者表示，需要更多的研究来确定不同血管产生的分子信号，这些血管调节每种类型血细胞的产生。了解这些信号将是调节血细胞生成的关键一步。

同时，研究小组计划继续开发血液细胞生成成像工具，特别是将成像扩展到早期祖细胞。Lucas博士说：“我们希望能够将不同类型血细胞生产的每一步都形象化。”

参考资料：
1.Jizhou Zhang,Qingqing Wu,Courtney B.Johnson,Giang Pham,Jeremy M.Kinder,Andre Olsson,Anastasiya Slaughter,Margot May,Benjamin Weinhaus,Angelo D’Alessandro,James Douglas Engel,Jean X.Jiang,J.Matthew Kofron,L.Frank Huang,V.B.Surya Prasath,Sing Sing Way,Nathan Salomonis,H.Leighton Grimes,Daniel Lucas.In situ mapping identifies distinct vascular niches for myelopoiesis.Nature,2021;DOI:10.1038/s41586-021-03201-22.https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210210170117.htm