小鼠研究表明我们的血液可能来自以前未知的来源
不同的人类血细胞包括巨噬细胞 (g) 和白细胞 (b)。 (史蒂夫·格施迈斯纳/盖蒂图片社)
我们的身体是如此复杂,即使是最重要和经过充分研究的系统仍然会带来惊喜。
例如,一项针对小鼠的研究刚刚揭示,在形成的哺乳动物体内,血液可能不仅有一种细胞起源,而且有两种细胞起源。
“从历史上看,人们相信我们的大部分血液来自极少数细胞,这些细胞最终变成血液,也称为造血干细胞,”解释哈佛大学细胞生物学家费尔南多·卡马戈(Fernando Camargo)是小鼠研究的研究人员之一。
“我们惊讶地发现另一组并非来自干细胞的祖细胞。它们在胎儿生命中制造大部分血液,直到成年早期,然后逐渐开始减少。”这些细胞被称为胚胎多能祖细胞(eMPP)。
造血干细胞是在早期发育过程中由动脉内壁细胞形成的。此前人们认为 eMPP 在发育早期的某个时刻从造血干细胞中分离出来。
使用最近开发的基因条形码策略哈佛大学生物医学科学家 Sachin Patel 及其同事能够追踪分裂细胞,发现造血干细胞和 eMPP 来自同一内层。
为此,研究人员将一些易于检测的 DNA 序列插入小鼠细胞基因组中的某个位置,这些序列将传递给所有细胞后代。
这使得他们能够追踪所有靶细胞的起源,揭示 eMPP 分为负责发育小鼠中大部分淋巴细胞(某种类型的白细胞)的细胞。这些 eMPP 细胞似乎是许多免疫血细胞的母亲,包括白细胞(B 细胞和 T 细胞)。
虽然造血干细胞也可以产生这些免疫细胞(如下图所示),但它们的产生方式要有限得多。它们往往会产生更多的细胞,从而导致巨核细胞血液的组成部分——制造血液凝固所需成分的细胞。
血细胞家谱需要一个新的祖先分支。 (A.Rad 和 M.Häggström/CC-BY-SA 3.0)
“我们正在跟进,通过观察突变对小鼠血液干细胞和 eMPP 的影响,试图了解导致白血病的突变的后果,”说卡马戈。 “我们想看看这些不同来源的细胞产生的白血病是否不同——淋巴样或骨髓样。”
更重要的是,eMPP 对血液供应的贡献似乎随着时间的推移而减弱,这可能解释了为什么我们的血液供应长期存在的谜团。随着年龄的增长,免疫系统会减弱。
Patel 和团队还测试了这一新知识如何改善骨髓移植,发现 eMPP 移植在小鼠体内的持续效果不佳。
“如果我们可以添加一些基因以使 eMPP 长期植入,它们可能成为骨髓移植的更好来源,”解释卡马戈。
“它们在年轻的骨髓捐赠者中比造血干细胞更常见,并且它们能够产生淋巴细胞,这可能会导致免疫系统更好的重建并减少移植后的感染并发症。”
当然,所有这些只有在人类的研究结果相同的情况下才适用。发展路径并不总是正确的跨越不同的哺乳动物物种。
该团队目前正在研究人类的这些血细胞母体,并希望他们的发现能够带来增强衰老免疫系统的新疗法。
这项研究发表于自然。