造血干細胞(HSC)負責整個生命過程中所有血細胞的持續補充。再生醫學的主要挑戰之一是生產量身定制的HSC，以替代患有血液相關疾病的患者中的有缺陷的HSC。這將避免提供給臨床的供體HSC的短缺。

為了在體外實現真正的HSC的受控生產，需要更好地了解體內HSC在何處，何時以及如何在生理上產生。來自凱瑟琳·羅賓(Hubrecht研究所)和蒂埃里·賈弗雷多(UPMC，LBD IBPS，巴黎)的研究人員發現，晚期胎兒和年輕人的骨髓中發生了以前未被認識到的造血波，并且由常駐的造血內皮細胞產生HSC somite的起源。這短暫的造血波充滿胚胎血制作完成和成人的開始之間的差距骨骼里的骨髓造血生產兩種雞和小鼠。這項研究的結果發表在《自然細胞生物學》上。

造血干細胞的內皮起源

持續供血的短命血細胞需要組織適當的氧合并在整個生命中免受病原體的侵害，這取決于少量的HSC。第一批HSC通過內皮細胞向造血系統的轉化(EHT)，從稱為血管生成內皮細胞(HE)的專門內皮細胞中獲得。在脊椎動物的胚胎發育過程中，EHT短暫地發生在主要動脈(例如主動脈)中。然后，HSC池會擴增，然后再遷移到成年后將在其中居住的骨髓。迄今為止尚不清楚EHT是否發生在胚胎期之后以及其他器官(例如骨髓)中。

骨髓中的造血內皮細胞

為了查明EHT是否發生在胚胎期之后和骨髓中，研究人員在雞和小鼠模型中結合了實驗胚胎學，遺傳學，轉錄組學和功能學方法。通過熒光基因標記和實時成像分析追蹤形成骨髓的內皮細胞，他們發現骨髓的整個血管網絡都來自體節。體節是人體的各個部分，隨著胚胎的發展，這些部分將逐漸形成生物體的重要組織，包括骨骼，肌肉和皮膚。

出乎意料的是，研究人員發現，某些迄今僅在胚胎中觀察到的內皮祖細胞，通過某些EHT過程，在胎兒晚期和成年骨髓中產生了HSCs和多能祖細胞。這些細胞在分子上與經歷EHT或最近在胚胎主動脈中出現的HSC的細胞非常相似，具有突出的Notch途徑，涉及EHT的內皮特異性基因和轉錄因子。因此，結果表明，HSC是從胚胎期的造血內皮細胞通過EHT(與胚胎中發生的機制相同)在胚胎期后新產生的。

血細胞生產的新潮流

胚胎的卵黃囊產生兩個部分重疊的造血波。第一波(原始波)產生僅在胚胎發育過程中持續存在的造血細胞。第二波(定性波)產生各種祖細胞，這些祖細胞遷移到胎兒肝臟以產生急需的血細胞。這些祖細胞足以使胚胎存活直至出生，屆時主動脈衍生的HSC依賴波將接管。

在本研究中發現的瞬時造血產生填補了卵黃囊造血結束與骨髓HSC依賴性血細胞產生之間的間隙。實際上，在胎兒肝臟中擴增的HSC池僅在出生前才開始在骨髓中定植。HSC的數量非常少，最有可能需要時間才能找到最終的成年型ni，并開始分化/增殖為更成熟的祖細胞和成熟血細胞。研究人員描述的在胎兒晚期和成年后期的短暫造血波也可能為來自胎兒肝臟的HSCs準備了骨髓壁。

干細胞療法

HSC的缺陷會導致各種與血液有關的疾病和癌癥，這些疾病和部分癌癥可通過HSC移植進行部分治療。在培養皿中，在體外很難從多能前體中控制真正的HSC的產生，因此，由于其在體內發生于生理上，因此需要更好地了解HSC的產生。識別造血的所有步驟和控制該過程的分子事件具有根本的意義，并應有助于將來為造血疾病設計創新的干細胞療法。