PNAS：浙江大学李艳/徐鹏飞发现Gpr171通过ERK12和Notch信号通路调控胚胎造血干细胞的出现

造血干细胞（HSC）具有产生所有血细胞谱系的能力，对于治疗白血病和血液疾病具有至关重要的临床意义。阐明胚胎期造血，尤其是在HSC特化的初始阶段所涉及的分子机制，对于再生医学和基于干细胞的疗法至关重要。

在包括人类、小鼠和斑马鱼在内的脊椎动物中，HSC起源于主动脉-性腺-中肾（AGM）区域内背主动脉（VDA）腹壁的特化生血内皮细胞（HEC），这一过程通过进化上保守的内皮-造血转化（EHT）实现。尽管经过数十年的研究，在体外生成功能性HSC仍然是一个重大挑战，因为调控EHT的分子机制尚未完全阐明。

关键的转录因子和信号通路已被确定为HSC特化的核心调控因子。转录因子RUNX1和GATA2是EHT的主调控因子。GATA2由Notch信号以RBPjκ依赖的方式激活，而Notch信号本身又受上游信号如Wnt、血管内皮生长因子（VEGF）和音猬因子（Shh）的调节。Notch信号高度保守，通常通过Notch受体与Jagged或Delta样（Dll）家族配体之间的直接接触介导细胞间通讯。Notch信号通路调控多种发育过程，包括增殖、细胞死亡和命运决定。

在胚胎期HSC生成过程中，受体Notch1及其配体Jagged1（Jag1）直接调控EHT。此外，其他Notch信号组分，包括Notch4、Dll1和Dll4，是动脉特化所必需的，这为HSC特化建立了初始的微环境。除了通过GATA2发挥作用外，Notch信号还激活Hairy/Enhancer of split 1（HES1），后者将GATA2维持在允许的阈值水平，这对于功能性祖细胞和HSC的形成是必需的。

除了发育信号外，受复杂内源性调控的基础性炎症信号对于HSC的出现也至关重要。G蛋白偶联受体（GPCR）是最重要且治疗靶点最丰富的受体家族，同样协调着胚胎期HSC的发育。例如，C-X-C型趋化因子受体4（CXCR4），一种视紫红质样GPCR，作为基质细胞衍生因子-1（SDF-1/CXCL-12）的同源受体调控HSC的动员。

前列腺素E2通过作用于一组GPCR来调节HSC的稳态和扩增，而GPR56和GPR97在调控胚胎期造血的GATA2介导网络中表现出功能冗余。此外，GPR132已被鉴定为一种多不饱和脂肪酸传感器，在胚胎期和成体环境中均能促进造血。

Gpr171通过激活ERK1/2信号通路调控胚胎造血干细胞（HSC）发育（图片源自PNAS ）

GPR171是一个与P2Y家族具有高度同源性的GPCR成员。在小鼠中，它被鉴定为神经肽BigLEN的受体，BigLEN由Pcsk1n编码的ProSAAS前体经蛋白水解切割产生。GPR171的功能已在神经系统中得到广泛研究，它调节摄食行为、痛觉和焦虑。

最近，由于其抑制T细胞分化和活化的能力，它已成为T细胞免疫检查点治疗的靶点。此外，GPR171已被确定为小鼠髓系祖细胞分化的调控因子。然而，其在胚胎期HSC特化中的作用尚不清楚。

丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）级联反应是GPCR信号下游的关键信号节点，调控着细胞凋亡、细胞增殖和分化等重要信号通路。其中，细胞外信号调节蛋白激酶1和2（ERK1/2）是特征最明确的MAPK成员，对于成体小鼠的细胞存活、稳态和造血细胞分化不可或缺。在胚胎期造血过程中，ERK1/2已被证明能促进原始红细胞发育、重塑造血微环境并确立HSC命运。

在本研究中，作者利用斑马鱼和小鼠模型探究了GPR171信号在胚胎期HSC特化中的作用。作者证明，Gpr171与其内源性配体（由pcsk1nl编码）协同作用，独立且协同地调控ERK1/2和Notch信号，从而促进胚胎期HSC的出现。这些发现确立了GPR171作为胚胎期HSC发育中一个进化上保守的调控因子，揭示了一条GPCR介导的、对于永久性造血至关重要的信号轴。

原文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2516989123