2023年4月18日，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院血液病醫(yī)院（中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院血液學(xué)研究所）高瀛岱、施均、程濤和清華大學(xué)杜亞楠合作在《Nature Communications》（自然通訊）在線發(fā)布了題為“Expansion of Human Megakaryocyte-biased Hematopoietic Stem Cells by Biomimetic Microniche”（仿生微載體擴(kuò)增人巨核偏向造血干細(xì)胞）的研究論文。此研究建立了基于仿生微環(huán)境載體的人巨核偏向造血干細(xì)胞（Mk-biased HSC）的體外擴(kuò)增體系，解析了該亞群的免疫表型，為造血干細(xì)胞體外擴(kuò)增和異質(zhì)性研究提出了新的觀點。
該研究制作了在剛性、孔徑、材料等方面模仿骨髓微環(huán)境的仿生微載體，將之添加到細(xì)胞培養(yǎng)體系中，發(fā)現(xiàn)該體系能以多種來源細(xì)胞為原料，擴(kuò)增較原始的造血干細(xì)胞（HSC）亞群。通過極限稀釋移植實驗得出，微載體將功能性造血干細(xì)胞擴(kuò)增了5.01倍。在生物反應(yīng)器內(nèi)應(yīng)用該擴(kuò)增策略后，實現(xiàn)了臍帶血單核細(xì)胞（UCB MNC）為起始細(xì)胞的HSC體外規(guī)?；瘮U(kuò)增，功能性干細(xì)胞擴(kuò)增達(dá)7.39倍。
該研究發(fā)現(xiàn)具有重建Mk的HSC是功能性HSC中更小的一個細(xì)胞亞群，提示了人Mk-biased HSC的存在。傳統(tǒng)培養(yǎng)條件下Mk-biased HSC容易喪失，而Microniche將Mk-biased HSC擴(kuò)增了3.36倍。經(jīng)過單細(xì)胞測序分析，發(fā)現(xiàn)Microniche培養(yǎng)后的特有細(xì)胞亞群的特征性基因為SELL（CD62L）和PROM1（CD133）。流式分析和移植實驗也證實了Microniche存在CD34+CD38-CD45RA-CD90+CD49flowCD62L-CD133+亞群負(fù)責(zé)Mk的重建，表明人Mk-biased HSC富集于該亞群中。
該研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞因子微環(huán)境的重塑和合理仿生提供的物理支持對于擴(kuò)增人HSC十分關(guān)鍵。Microniche的產(chǎn)物細(xì)胞中細(xì)胞因子-細(xì)胞因子受體通路被激活，單細(xì)胞測序顯示體系的產(chǎn)物細(xì)胞中存在特有的CD4陽性細(xì)胞亞群，該亞群通過細(xì)胞因子-細(xì)胞因子受體與其他亞群存在廣泛的細(xì)胞間交流。不同剛性、孔徑和材料的多種載體對比顯示，只有合理仿生了骨髓細(xì)胞龕時才能夠擴(kuò)增HSC，且原始HSC和Mk-biased HSC更多的定位于Microniche內(nèi)部，表明HSC和Mk-biased HSC擴(kuò)增需要仿生細(xì)胞龕的物理支持。
該研究獲得國家重點研發(fā)計劃（2017YFA0104900、2016YFA0100600）、國家自然科學(xué)基金（92068204、81870083、81970105、82200126）、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)與健康科技創(chuàng)新工程（2021-I2M-1-019）以及細(xì)胞生態(tài)海河實驗室創(chuàng)新基金（HH22KYZX0002、HH22KYZX0040）的支持。血液病醫(yī)院高瀛岱研究員、施均主任醫(yī)師、程濤教授和清華大學(xué)杜亞楠教授為通訊作者，血液病醫(yī)院李迎輝副研究員、博士生何媚、張文姍技師、博士生徐惠和北京華龕生物科技有限公司CEO劉偉博士為第一作者。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-37954-3
