Immunity丨南模生物助力造血干细胞分化路径决定巨核细胞/血小板的功能多样性研究
2024年3月5日，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心周波研究员，中国科学院北京基因组研究所（国家生物信息中心）王前飞研究员/李玥莹研究员和中国医学科学院血液病医院（中国医学科学院血液学研究所）程涛教授/程辉研究员合作团队在Immunity期刊在线发表了题为Differentiation route determines the functional outputs of adult megakaryopoiesis的研究论文，开发了新型谱系示踪系统，结合单细胞测序，对HSC的分化路径与MK产量和功能之间的关系进行解析。
南模生物为该研究提供了CD48-CreER、CD48-Dre小鼠。
巨核细胞(MKs)是一种大的血细胞，其主要功能是产生用于止血和凝血的血小板。MKs还可作为造血干细胞(HSCs)的一个生态位，参与先天免疫和适应性免疫。单细胞RNA测序(scRNA-seq)已经解码了MK的细胞异质性，并证实了人类和小鼠中存在血小板生成、生态位支持和免疫MK亚群。然而，在各种条件下控制MKs功能专门化的机制仍不清楚。 为进一步探索其机制，研究人员首先开发了可以区分直接（direct）和逐步（stepwise）造血分化路径的谱系示踪系统，CD48-Dre实现了对逐步分化路径上的RPs的高效且特异性的标记，同时，研究组构建了R26ZT1报告小鼠，利用此小鼠将广泛表达的Ubc-CreER与CD48-Dre正交重组，实现了对CD48-Dre+细胞的诱导性示踪，绘制了不同谱系各个层级造血细胞的更替曲线，结果提示逐步分化路径上的全部祖细胞都在示踪开始后快速且完全地被更替。利用仅在造血干祖细胞，不在成熟血细胞中表达的Kit-creER与CD48-Dre正交重组，团队又绘制了不同分化路径上各种造血祖细胞产生下游成熟细胞的分化动力学曲线，并发现两种分化路径在稳态下对巨核细胞的贡献具有相当的数量和相似的动力学特征。
接下来，研究团队通过对谱系示踪系统（CD48dre; R26rox-tdTomato）区分的两种路径来源的巨核细胞进行单细胞测序，发现滋养型巨核细胞（Niche-supporting MKs）由直接分化路径（Tomato-negative）产生，免疫型巨核细胞（Immune MKs）由逐步分化路径（Tomato-positive）产生，而两种路径共同负责血小板生成型巨核细胞（Platelet-producing MKs）的产生。于此相对应，通过不同途径产生的巨核细胞在体外和体内表现出不同的功能活性。 最后，研究团队通过在示踪小鼠体内模拟不同的生理需求，发现两种路径对巨核细胞和血小板的贡献会在不同的压力条件下做出相应的调节。在5-FU诱导的清髓压力下，造血再生需求刺激了直接分化路径来源巨核细胞的快速优先产生；而LPS诱导的炎症反应优先刺激了逐步分化路径巨核细胞的产生；失血导致的血小板消耗会同时加快两种路径来源血小板的产生。
综上，该研究开发了高效且特异性区分直接和逐步造血分化路径的命运示踪系统，首次绘制了不同造血层级每个谱系分支的周转率和分化动力学图谱，填补了造血祖细胞稳态情况下动力学研究的空白，率先将分化路径与成体巨核细胞的功能异质性联系起来。同时该研究中两种路径的血小板生成受不同生理需求所调节的结论也为探索临床多种疾病情况下血小板变化的机制提供了新思路。 （本文部分转载自BioArt） 原文链接： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1074761324000827 关于我们 上海南方模式生物科技股份有限公司（Shanghai Model Organisms Center, Inc.，简称"南模生物"），成立于2000年9月，是一家上交所科创板上市高科技生物公司（股票代码：688265），始终以编辑基因、解码生命为己任，专注于模式生物领域，打造了以基因修饰动物模型研发为核心，涵盖多物种模型构建、饲养繁育、表型分析、药物临床前评价等多个技术平台，致力于为全球高校、科研院所、制药企业等客户提供全方位、一体化的基因修饰动物模型产品解决方案。
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