线粒体调控造血干细胞功能的研究进展

线粒体是真核细胞中特有的双层膜细胞器,其目前已知作用包括能量代谢、信号转导、细胞增殖与凋亡的调控等。近年来研究显示,线粒体在造血干细胞(hematopoietic stem cells,HSC)功能维持和细胞定向分化调节中发挥着重要作用:线粒体合成受限及线粒体及时清除是抵抗氧化应激、维持HSC稳态的重要手段;线粒体累积将导致HSC增殖甚至衰老;线粒体通过调节细胞内钙离子浓度调控HSC谱系分化。本文就以上相关内容进行详细探讨,旨在深入理解线粒体如何影响HSC的功能,为HSC的代谢调控研究提供理论参考。

造血干细胞的谱系分化——巨核细胞来源

造血干细胞(hematopoietic stem cell,HSC)是一类具有自我更新和多向分化潜能的细胞。既往的研究表明,造血干细胞是一个在功能、细胞命运和分子水平上具有高度异质性的细胞群体。传统的造血分化理论认为,伴随着细胞增殖分化的过程HSC逐渐丧失了自我更新能力,而这个过程是一个从多潜能到单潜能干细胞以及成熟细胞的分化过程。基于此理论,巨核细胞的发育路径依次为造血干细胞、共同髓系祖细胞、巨核红系祖细胞、巨核祖细胞直到巨核细胞最终成熟产板。随着技术方法的改进和研究水平的提高,有证据显示巨核细胞可以由HSC直接分化而来,而不需要经历多潜能或者双潜能的阶段,且HSC可能存在巨核细胞倾向的亚群。本文总结了近年来新的技术方法和动物模型,对巨核细胞的分化来源进行探讨。

体内示踪技术在造血干细胞分化机制中的应用及研究进展

造血干细胞(HSC)位于造血系统层级的顶端,并具有分化为不同潜能造血祖细胞(HPC)和各系成熟造血细胞的能力。目前,对于造血干祖细胞在稳态与应激状态下如何分化形成完整造血系统的过程并不十分清楚。体内示踪技术通过标记并追踪单个细胞及其子代细胞的分化路径为HSC的研究提供了强大的技术体系。传统的谱系示踪主要基于影像技术,利用荧光染料及核酸类似物等实现细胞的标记和追踪。如今,多种新型示踪技术的产生以及DNA测序技术的联合使用在单细胞水平上为细胞状态、细胞命运以及细胞谱系的研究打开了新的视角。本文将对新型谱系示踪技术进行介绍和讨论,并对这些技术在造血系统谱系分化中的应用作一综述。

骨髓增生异常综合征的克隆演变

骨髓增生异常综合征(MDS)是一种异质性、恶性克隆性造血疾病,主要表现为外周血细胞减少、骨髓造血功能低下、单系或多系骨髓发育不良,并有向急性髓系白血病(AML)进展的风险。随着二代测序的普及,越来越多大样本全基因和靶向深度测序的相关研究证实MDS通常由多步骤的基因突变驱动,并涉及RNA剪接、表观遗传调控、髓系转录协调、DNA损伤和应激反应以及信号传导多种功能[1-5]。

基于单细胞转录组分析的造血微环境研究进展

成体造血干细胞(hematopoietic stem cell,HSC)是一类主要定居于骨髓,具有自我更新和多向分化潜能的成体干细胞。HSC能够源源不断地产生各谱系成熟血细胞以维持造血系统的动态平衡。HSC功能特性的维持不仅依赖细胞本身的内在调控,还受到其所处的造血微环境或造血龛(hematopoietic microenvironment or hematopoietic niche)中多种成分的影响,因此研究造血微环境对揭示稳态造血调控、HSC体外扩增以及血液系统疾病的发生和发展等具有重要意义。以往研究利用体内成像技术和细胞特异的基因敲除技术,发现了造血微环境中多种细胞、细胞因子以及细胞外基质等成分。但作为一个复杂的三维系统,造血微环境的细胞组成、空间区域划分以及在正常造血维持及应激条件下的作用目前仍有争议。近年来,单细胞组学技术的迅速发展为阐明造血微环境的细胞和分子的异质性提供了新方法,为造血微环境的研究翻开了新的篇章。该文就单细胞转录组测序技术在骨髓微环境研究领域的最新进展进行综述。