终身献血取决于出生前形成的数百个细胞

就像系谱学家填补家谱中的空白一样，圣犹达儿童研究医院的科学家们已经确定，终身血液生产依赖于比以前报道的数百个“祖先”细胞。该研究的重点是产血干细胞的产前起源，今天在“ 自然细胞生物学 ”杂志上发表。

血液形成或造血干细胞负责终生血液。细胞能够在体内制造任何类型的血细胞。血液形成干细胞用于治疗以恢复患有骨髓移植以治疗癌症和其他疾病的患者的血液产生和免疫。了解在产前发育过程中血液系统如何出现，可以深入了解婴儿早期发生的婴儿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员将终身哺乳动物的血液生成与产前发育期间出现的少数前体或“祖先”细胞联系起来。在这项研究中，St。Jude的研究人员使用了一种颜色编码的细胞标记系统和数学模型来证明，在小鼠中，造血干细胞来自大约500个前体细胞，而不是少于10个。而血液系统的发育是相同的。小鼠和人类，人类前体细胞的数量可能至少高出10倍。

“所有先前的研究都报道，很少有前体细胞参与建立血液系统，”相应的作者Shannon McKinney-Freeman博士说，他是St. Jude血液科的助理成员。“但这项研究中的数据显示，实际上涉及数百个细胞，并且发育中的血液系统更复杂，并且可能部分地受到发育后期发生的调节瓶颈的影响，并且限制了形成血液的干细胞的数量。 “该研究结果也具有临床意义。“了解血液系统如何出现，包括所涉及的祖细胞的数量和复杂性，将有助于我们解开疾病的起源，并确定可能易患致病突变的细胞，”她说。

造血干细胞由在产前发育的不同阶段出现的前体细胞形成。随着发展的继续，细胞专门化并成为心脏，肾脏，血液和其他器官。以前的研究使用从发育中的小鼠收集或移植的细胞分离出新出现的哺乳动物血液系统。该方法需要破坏血液系统的正常发育。结果表明，只有少数血液干细胞从发育中的哺乳动物主动脉中出现，前往胎肝并在迁移到骨髓之前急剧扩张。在这项研究中，第一作者Miguel Ganuza博士是McKinney-Freeman实验室的博士后研究员，他采用了一种用于研究实体瘤细胞组成的系统。多色标记系统由在特定发育窗口期间表达的基因激活。

Ganuza使用该系统标记和跟踪来自小鼠不同发育阶段的前体细胞的命运。“当我们知道关于细胞命运的重要决定时，我们想要了解不同发育阶段不同祖细胞的情况，”Ganuza说。圣犹达计算生物学系的共同作者兼统计学家David Finkelstein博士然后利用数学模型从成年小鼠的外周血中逆向工作，追踪前，中，晚期前体细胞的贡献。产前发育。结果显示，成年小鼠的血液干细胞数量远远超过预期。该研究结果还提出了关于胎肝在血液系统形成中的作用的问题。

“数十年来，胎儿肝脏被认为是血液干细胞数量大幅增加的地方，”McKinney-Freeman说。“这项研究的结果引发了对该模型的质疑，甚至暗示了胎儿肝脏或发育后期限制血液干细胞群体的发育瓶颈。“这是科学最有趣的时候，当你看到你没想到的东西时，”她说。

McKinney-Freeman说，虽然出乎意料，新发现的血液系统的大小和复杂性在发展上都有意义。“ 在不同的发育阶段产生数百个祖细胞意味着有机体具有更大的灵活性，可以适应随着发育进程可能出现的问题和问题，”她说。