Nature：构建骨髓图谱，为利用血液类器官产生血细胞开辟了道路

2021年2月15日讯/生物谷BIOON/---想象一下，有一天，治疗白血病或多发性骨髓瘤等血液病患者的临床医生可以向实验室发出请求，定制生产特定类型的血细胞，以替代受疾病影响的血细胞。在一项新的研究中，来自美国辛辛那提儿童医院的研究人员针对骨髓组织如何起作用提供了强有力的新见解。这一研究使得这一天离现实又近了一步。相关研究结果于2021年2月10日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“In situ mapping identifies distinct vascular niches for myelopoiesis”。论文通讯作者为辛辛那提儿童医院实验血液学与癌症生物学部门的Daniel Lucas博士。论文第一作者为辛辛那提儿童医院实验血液学与癌症生物学部门的Jizhou Zhang博士和Qingqing Wu博士。

图片来自Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-021-03201-2。

Lucas及其研究团队联合使用多种细胞分析技术，构建出首个骨髓组织“图谱”。这些发现推进了对微小血管如何对骨髓进行组织化和调节血液如何产生的科学理解。

Lucas说，“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，而且这种组织化是由特定的血管亚群提供的。这是在告诉我们，血管的组织化决定了血液的产生。如果我们确定了血管的功能，我们就会离随意控制特定血细胞的产生更近一步。”

原位产生血细胞的蓝图

随着近期基因组分析技术的进步，这些研究人员一直在构建一个不断增长的“图谱”库，以前所未有的细节描述人类组织的发育。这项新的研究为虚拟书架增加了一本厚厚的关于骨髓和血细胞发育信息的参考书。

构建这种骨髓图谱需要开发新的共聚焦成像方法，对骨髓中的血细胞产生进行前所未有的解析。在此之前，在发育阶段追踪细胞类型的谱系需要破坏组织。在这个研究项目中，Lucas团队开发出了在更大量的骨髓细胞内首次成像观察和追踪独特祖细胞的方法------而不破坏组织结构。

Lucas说，“追踪这些特殊的细胞群揭示了有关骨髓结构的新信息，包括洞察到骨髓具有令人惊讶的组织化程度，以及特定的血管支持独特的血细胞类型的产生。”

这一发现如何促进治疗？

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。这条研究线的一个潜在方向可能是支持未来开发高度定制的在实验室环境中模拟骨髓功能的血细胞工厂，即血液类器官。

这种血液类器官可能用来产生具有特定遗传变异的血细胞群体，科学家可以分析这些血细胞来开发改善疾病的治疗方法。Lucas 说，例如，一种受控的血细胞产生方法将有助于科学家们研究免疫系统和身体如何抵御感染。

最终，血液类器官可能会成为一种治疗方式，允许临床医生用经过基因编辑的不会面临排斥风险的健康细胞替换患者的病变细胞。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说，“这对构建血液类器官肯定有影响。从事血液类器官研究的研究小组一直在尝试构建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。”

下一步工作

需要开展更多的研究来确定调节不同类型血细胞产生的不同血管形成的分子信号。了解这些分子信号将是调控血细胞产生的关键一步。

与此同时，Lucas团队计划继续开发工具，对血细胞产生进行成像，特别是将成像范围扩大到早期阶段的祖细胞。Lucas说，“我们希望能够可视化观察不同类型血细胞产生的每一步。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

1.Jizhou Zhang et al. In situ mapping identifies distinct vascular niches for myelopoiesis. Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-021-03201-2.

2.Bone marrow 'map' opens path to organoid-like blood stem cell production
https://medicalxpress.com/news/2021-02-bone-marrow-path-organoid-like-blood.html