Hoxb5將MPP重編程為HSC-like 細胞。課題組供圖
中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院王金勇課題組研究實現(xiàn)在體重編程再生造血干細胞樣細胞。相關研究近日在線發(fā)表于Cell Proliferation。中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院博士生黃德浩和中山大學醫(yī)學院副研究員趙乾皓為該論文共同第一作者，博士后胡房曉和王金勇研究員為共同通訊作者。該研究獲得實驗血液學國家重點實驗室程輝團隊的支持與幫助。
該研究首次揭示了Hoxb5可以體內(nèi)高效誘導多能造血祖細胞（Multipotent blood progenitors, MPP）重編程為具有造血干細胞樣（HSC-like）的新型細胞，證明這種HSC-like的細胞可以實現(xiàn)在動物上三次系列移植，且具有在體內(nèi)重建多譜系長期造血的能力。
MPP由造血干細胞（Haematopoietic stem cells, HSC）分化而來，能夠迅速分化產(chǎn)生所有成體血液譜系細胞，是維持造血穩(wěn)態(tài)和應激造血的關鍵祖細胞。和HSC不同的是，MPP失去自我更新的能力，但增殖分化能力強大，數(shù)量也多。HSC數(shù)量稀少的問題一直是臨床治療疾病的一大障礙，因此逆分化誘導MPP快速產(chǎn)生新的HSC是一個快速捷徑，一直是血液再生領域的研究熱點之一。
王金勇課題組長期研究造血譜系命運重編程和再生，前期研究發(fā)現(xiàn)Hoxb5可以將ProB細胞在體轉(zhuǎn)分化為T細胞譜系，Runx1和Hoxa9可以誘導多能干細胞高效分化為T細胞免疫譜系，Lhx2,Hoxa9和Runx1三因子組合可以誘導多能干細胞高效分化為B細胞免疫譜系。本研究在上述工作基礎上，發(fā)現(xiàn)在MPP細胞背景中基因工程表達外源Hoxb5轉(zhuǎn)錄因子，可以在動物體內(nèi)誘導產(chǎn)生HSC-like細胞，并且分化產(chǎn)生整個成體造血和免疫系統(tǒng)。
王金勇課題組基于條件性表達Hoxb5蛋白的基因編輯小鼠模型Mx1cre/RosaLSL-Hoxb5-EGFP/+（C57BL/6背景，CD45.2株）和野生型的移植受體小鼠（C57BL/6背景，CD45.1株）完成了此項研究。首先將條件性表達Hoxb5基因的模型鼠（CD45.2株）骨髓中的野生表型MPP移植到CD45.1株的野生型小鼠中，通過多聚胞苷酸啟動MPP中的Hoxb5表達，驅(qū)動細胞命運在體重編程，產(chǎn)生一類表型為CD11b和CD48表面標記陽性的HSC-like細胞（CD11b+CD48+SK），但天然HSC沒有這種表型。CD11b+CD48+SK細胞擁有了HSC的特性：能夠和HSC一樣進行自我更新；能夠分化為全譜系的成體血液細胞；能夠進行系列移植，在體內(nèi)實現(xiàn)長期造血。
在單細胞轉(zhuǎn)錄組特性上，使用UMAP對四個細胞群（天然成體HSC、天然成體MPP、胎肝HSC和CD11b+CD48+SK細胞）進行無偏聚類分析，發(fā)現(xiàn)CD11b+CD48+SK細胞保持了多能造血祖細胞的身份印記，還擁有了胎肝時期的造血干細胞部分特征，和胎肝時期的造血干細胞類似，處于旺盛的細胞增殖分裂狀態(tài)。此外，該研究沒有發(fā)現(xiàn)Hoxb5導致成瘤的證據(jù)。
該研究為開發(fā)替代傳統(tǒng)骨髓移植細胞來源提供了新的思路。
相關論文信息：https://doi.org/10.1111/cpr.13235
附件下載：