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來源：中國斑馬魚信息中心
作為血液源頭的造血干細(xì)胞（Hematopoietic stem cell），一方面通過自我更新維持造血干細(xì)胞庫的穩(wěn)定，另一方面通過分化產(chǎn)生各種類型的造血祖細(xì)胞（Hematopoietic progenitor cell）和成熟血細(xì)胞[1]。造血干細(xì)胞的自我更新能力和多向分化能力受到嚴(yán)格的控制以維持機(jī)體的血液穩(wěn)態(tài)。早在2000年，Irving L. Weissman等提出造血干細(xì)胞分化的層級結(jié)構(gòu)（Hematopoietic hierarchy）模型[2]。在該結(jié)構(gòu)模型中，位于頂端的造血干細(xì)胞通過逐級分化產(chǎn)生各譜系成熟血細(xì)胞。長期以來，具有自我更新和多向分化能力的造血干細(xì)胞被認(rèn)為是血液發(fā)育的主要貢獻(xiàn)來源。近年來，隨著單細(xì)胞多組學(xué)技術(shù)以及高通量譜系示蹤新技術(shù)在血液領(lǐng)域的應(yīng)用[3-7]，越來越多的研究表明，經(jīng)典層級結(jié)構(gòu)評估的是造血干細(xì)胞的分化潛能，并不能真實反映出造血干細(xì)胞的命運，因此對這一復(fù)雜過程需要及時的梳理與更新。
近期，發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域知名期刊Development上發(fā)表了題為“Revisiting the lineage contribution of hematopoietic stem and progenitor cells”的綜述論文，文中簡要回顧了造血干細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)、定義以及經(jīng)典的造血層級結(jié)構(gòu)模型，重點梳理和總結(jié)了近期利用單細(xì)胞多組學(xué)技術(shù)和全新譜系示蹤技術(shù)揭示的造血干細(xì)胞和造血祖細(xì)胞的譜系分化特征。
造血發(fā)生是一個動態(tài)有序的過程，具有較強(qiáng)的時空特異性。胚胎造血發(fā)育過程包括初級造血過程和次級造血過程，造血干細(xì)胞產(chǎn)生于次級造血過程，胚胎主動脈-性腺-中腎區(qū)域的一群特化的內(nèi)皮細(xì)胞通過內(nèi)皮-造血轉(zhuǎn)化過程產(chǎn)生造血干細(xì)胞。在早于或者同時于造血干細(xì)胞產(chǎn)生的時期，造血祖細(xì)胞可以通過類似的轉(zhuǎn)化過程，獨立于造血干細(xì)胞產(chǎn)生。胚胎期造血干細(xì)胞和造血祖細(xì)胞均能通過分化產(chǎn)生成熟血細(xì)胞，形成胚胎期的造血層級結(jié)構(gòu)模型（圖1）。
圖1 造血干細(xì)胞和造血祖細(xì)胞的發(fā)育起源
基于移植實驗和集落形成實驗結(jié)果，造血干細(xì)胞位于造血層級結(jié)構(gòu)的頂端，通過逐級分化的方式產(chǎn)生各類造血祖細(xì)胞和成熟血細(xì)胞。由于造血干細(xì)胞的體外操縱以及微環(huán)境的預(yù)處理，經(jīng)典造血層級結(jié)構(gòu)評估的是造血干細(xì)胞的分化潛能，并不能真實反映出生理條件下造血干細(xì)胞的命運。近期研究表明，從胚胎期至成體期，在正常生理狀態(tài)下，成熟血細(xì)胞的產(chǎn)生主要由造血祖細(xì)胞貢獻(xiàn)，血液發(fā)育主要由造血祖細(xì)胞維持；而造血干細(xì)胞主要分化產(chǎn)生巨核細(xì)胞，并較少貢獻(xiàn)其他譜系的成熟血細(xì)胞。在血液系統(tǒng)受到損傷等應(yīng)激條件下，造血干細(xì)胞通過逐級分化的方式產(chǎn)生各譜系血細(xì)胞，以重建和維持受損后再生的血液系統(tǒng)穩(wěn)定（圖2）。
圖2 造血干細(xì)胞和造血祖細(xì)胞的功能評定
綜上所述，經(jīng)典的造血層級結(jié)構(gòu)模型主要是基于非生理狀態(tài)下的功能測定（移植實驗和克隆形成實驗），這些測定評估了造血干細(xì)胞的分化潛能。隨著生理狀態(tài)下的譜系示蹤策略的應(yīng)用，胚胎期和成體期血液發(fā)育的主要貢獻(xiàn)者被重新認(rèn)定為造血祖細(xì)胞，而非造血干細(xì)胞?；诮谘芯康氖崂碛兄谥匦露x穩(wěn)態(tài)和應(yīng)激條件下胚胎期和成體期血液發(fā)育的起源以及維持。
參考文獻(xiàn)：
1. Zhang, Y., et al., Hematopoietic Hierarchy - An Updated Roadmap. Trends Cell Biol, 2018. 28(12): p. 976-986.
2. Akashi, K., et al., A clonogenic common myeloid progenitor that gives rise to all myeloid lineages. Nature, 2000. 404(6774): p. 193-7.
3. Rodriguez-Fraticelli, A.E., et al., Clonal analysis of lineage fate in native haematopoiesis. Nature, 2018. 553(7687): p. 212-216.
4. Dignum, T., et al., Multipotent progenitors and hematopoietic stem cells arise independently from hemogenic endothelium in the mouse embryo. Cell Rep, 2021. 36(11): p. 109675.
5. Ulloa, B.A., et al., Definitive hematopoietic stem cells minimally contribute to embryonic hematopoiesis. Cell Rep, 2021. 36(11): p. 109703.
6. Patel, S.H., et al., Lifelong multilineage contribution by embryonic-born blood progenitors. Nature, 2022. 606(7915): p. 747-753.
7. Yokomizo, T., et al., Independent origins of fetal liver haematopoietic stem and progenitor cells. Nature, 2022. 609(7928): p. 779-784.