中科院动物所发表造血干细胞研究综述

造血发生是一个动态有序的过程，其维持依赖于一群数量极其稀少的多能干细胞——造血干细胞。造血干细胞一方面通过自我更新维持造血干细胞库的稳定，另一方面通过分化产生各种类型的成熟血细胞。为了描绘造血干细胞完整的分化过程，科学家在2000年首次提出了经典的造血层级结构（hematopoietic hierarchy）模型。该模型形象地反映了造血干细胞通过逐级分化产生成熟血细胞的过程。多年来，造血系统细胞之间关系的描述一直采用这一经典模型。但是随着造血干细胞研究精度和通量的提高，越来越多的证据表明经典的造血层级结构并不能完全真实地反映造血干细胞的分化过程，因而对这一复杂过程的理解需要及时更新。

日前，中国科学院动物研究所膜生物学国家重点实验室研究员刘峰课题组在Trends in Cell Biology 发表了题为Hematopoietic hierarchy – an updated roadmap 的综述文章。文中简要回顾了经典造血层级结构模型；重点梳理和总结了近期利用单细胞组学技术揭示的造血干细胞全新分化特征。首先，造血干细胞分化是一个连续的过程。经典模型中处在分支点的细胞只是连续分化过程中的一种过渡状态，分化过程中多能性基因的关闭和谱系特异性基因的开启是同步进行的；其次，巨核细胞（血小板）可以直接由造血干细胞分化产生；再次，造血干细胞存在异质性，即不同造血干细胞之间的差异主要体现在分子特征、细胞命运和分化产物；最后，在不同生理条件下造血发生呈现不同的谱系分化模式，这意味着采用不同实验手段（移植或体内示踪）揭示的造血发生存在明显差异。文章还讨论了对造血干细胞谱系分化的全新认识可能在精准医疗中的应用前景。

动物所研究生张一帆、高帅和夏均为共同第一作者，刘峰为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（81530004，31425016）、国家重点基础研究发展计划（2016YFA0100500）和中科院战略性先导科技专项（XDA16010104）的资助。

 

造血层级结构模型。（A）经典造血层级结构模型。造血干细胞逐级分化产生各种类型的成熟血细胞。（B）更新后的造血层级结构模型。造血干细胞经过一系列中间过渡状态产生各种类型的成熟血细胞。此外，巨核细胞（血小板）能直接由造血干细胞分化产生(蓝色箭头)。