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。     

骨髓造血干细胞龛

造血干细胞（hematopoietic stem cell,HSC）位于骨髓的造血微环境即龛（niche）中,它们与龛内特定的细胞相互作用以调节其自我更新和定向分化。研究发现,骨髓中的成骨细胞和内皮细胞与造血干细胞关系密切,分别构成了HSC龛中的成骨龛和血管龛,其中成骨龛维持静态的HSC微环境,而血管龛调控HSC的增殖、分化和动员等行为。对骨髓HSC龛的研究为将来临床治疗血液系统相关疾病提供了新的思路。     

造血干细胞生理调控及其分子基础研究进展

造血干细胞(hematopoietic stem cell,HSC)是发现最早、研究较多、在临床中广泛应用并一直起着范式作用的一类重要的成体组织干细胞。HSC研究被认为是整个干细胞生物学和再生医学的主要奠基学科之一。HSC具有自我更新、多向分化、静息维持、凋亡控制和运动迁移这五大特性。这些特性既相互影响,又互相制约,共同组建成HSC功能的生理调控网络。本文将围绕构成HSC生物学的这五个主要方面在生理条件下的相关研究机制进行综述,旨在通过对HSC功能调控的认识为其它类型的成体干细胞研究及应用提供引领和示范作用,从而为整个干细胞与再生医学的发展奠定坚实的基础。     

成体骨髓造血的神经调控

造血干细胞可以重建整个血液和免疫系统,其自我更新和分化等功能的维持受内源微环境和外源信号的调控.神经调节作为调节机体稳态的三大体系之一,对成体造血干细胞和骨髓微环境的调控发挥重要作用.该文结合目前国内外已有的研究成果,对神经系统在造血干细胞功能调控和造血稳态维持中的作用进行综述.     

造血干细胞相关microRNAs的筛选及其促分化研究

为了获得人脐血造血干细胞(HSCs)的microRNAs(miRNAs)表达谱,并对相关miRNAs功能进行初步鉴定.利用免疫磁珠(MACS)和流式细胞仪(FACS)细胞分选技术分离人脐血造血干细胞(HSCs),分别提取细胞总RNA并分离小分子RNA,经荧光标记后与miRNAs基因芯片杂交,获得HSCs的miRNAs表达谱,集落形成实验(CFC)研究在HSC中高表达miR-520h对HSC的促分化作用.成功分离人脐血CD34 细胞和HSC,经基因芯片杂交获得31个造血干细胞相关miRNAs,其中22个为低表达,9个为高表达;经实时定量RT-PCR验证miR-520h显著升高,CFC实验表明其可增加多种集落形成,具有促进HSC向祖细胞分化的作用.上述结果表明,人脐血HSC具有自身特征性miRNAs,参与并调控HSC生物学功能,为深入探讨miRNAs在造血系统发育中的作用打下基础.     

造血干细胞生物学——研究与展望

造血干细胞（hematopoietic stem cell,HSC）是目前研究方法最为多样、研究技术手段最为成熟的一类组织干细胞,并且已经被成功运用于临床上对白血病以及先天性免疫缺陷等疾病的治疗。近年来,通过对一系列“转基因”与“基因敲除”小鼠模型的分析,人们对造血干细胞在胚胎早期发育过程中的发生与起源、造血干细胞“自我更新”与“定向分化”的调节机制、骨髓中造血干细胞的微环境（niche）对造血干细胞功能维持的调控,以及造血干细胞与白血病干细胞之间的相互关系等诸多方面都取得了很大的进展。如何实现造血干细胞的体外长期培养与扩增,实现胚胎干细胞（embryonic stem cell,ESC）或诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cell,iPS细胞）向造血干细胞进行有效的定向分化,以及探索造血干细胞在病理状态（如癌症、贫血、衰老等）或应激状态下（如炎症与感染、组织损伤、代谢异常等）的功能变化,都将会是今后造血干细胞研究的重要方向。     

骨髓造血干细胞微环境

近来成体干细胞的研究进展为许多重大疾病的治疗带来了新的希望.造血干细胞 (hematopoietic stem cells, HSCs)是迄今认识到的最为典型的成体干细胞, 骨髓是干细胞研究的主要组织, 许多成体干细胞的概念及其基本特征源于对骨髓中造血干细胞的研究.近年来的重要进展之一是微环境对HSCs的调节功能, 干细胞微环境有准确的解剖学定位, 也是一个生理功能的基本单位, 整合介导机体对干细胞需求的反应信号, 从而调节干细胞的数量和命运.在病理条件下, 微环境仍然调节干细胞的功能, 因此对造血微环境的认识已成为干细胞研究的中心内容.现对骨髓造血干细胞微环境的组成、信号及修饰的研究进展进行综述, 为深入研究干细胞微环境的结构和功能提供背景资料.     

造血干细胞功能异质性研究的“金标准”——单细胞移植技术的建立和优化

造血干细胞(HSC)是发现最早、在临床中广泛应用并一直发挥范式作用的一类重要的成体组织干细胞.HSC是一个由不同功能亚群组成的高度异质性群体,其自我更新和多向分化潜能主要通过HSC移植这一"金标准"的实验流程来评估和判断.细胞群体水平的研究无法深入探讨其生物学功能,从而使HSC单细胞水平的研究成为必需.为了更好地研究HSC的异质性,本文将详细介绍HSC单细胞移植实验流程及结果检测和分析,旨在促进相关科研人员对于单细胞移植适用性的了解以及具体实验操作的掌握,客观评判具有高度异质性干细胞群体功能,为其他具有高度异质性的干细胞群体的功能研究和评价提供例举和参考.     

脂质代谢调控与造血干细胞发育及功能维持

造血干细胞(hematopoietic stem cells,HSCs)是一类具有自我更新及多向分化潜能的多能干细胞,成体期主要存在于骨髓微环境中,其功能受到诸多内外在因素的精细调控。脂质是机体重要营养素之一,可用于能量存储和代谢,参与调控多项重要生物学过程。然而,脂质代谢在造血调控中所发挥的作用尚处于探索阶段。该文就近期有关脂质代谢调控HSC命运决定以及功能维持的研究进展进行综述和展望,重点阐述了脂肪酸合成、氧化代谢和胆固醇转运等在其中的作用及其内在调控机制。     

编委推荐

<正>Cell|造血干细胞微环境的形成和维持具有不同的表观调控机制造血干细胞具有自我更新和多谱系分化的潜能,可以维持血液系统稳态。在生理状态下,成体造血干细胞位于骨髓微环境中。间充质细胞(MSC)是骨髓造血干细胞微环境的关键组成成分,其中LepR⁺ MSC通过分泌造血干细胞维持因子,如SCF和CXCL12,支持造血干细胞的功能。     

造血干细胞自我更新调控及wnt信号在其中的作用

干细胞生物学最为重要的问题之一就是干细胞自我更新的调控机制.造血干细胞具有自我更新和分化为各血细胞世系的能力,但目前对其自我更新的调控机制尚未明确.大量的研究表明,造血干细胞的自我更新受到来自其所处微环境和自身内在基因的共同调控.经典的发育调控通路——wnt信号通路在造血干细胞自我更新调控中起着至关重要的作用.就造血干细胞自我更新及其调控,特别是wnt信号通路在其中的作用作一综述,并对其应用前景和今后的研究方向作了展望.     

稳态及衰老情况下骨髓微环境对造血干细胞的调控作用

稳态下,骨髓微环境(bone marrow microenvironment)被证实能通过多种信号通路和细胞因子调控造血干细胞(hematopoietic stem cells,HSCs)的自我更新、增殖、分化和迁移能力以维持造血系统的稳定.在衰老过程中,HSCs功能受损会导致造血系统功能的退化以及年龄相关的免疫应答的...     

Wnt信号通路在造血干细胞自我更新和扩增中的作用

Wnt信号分子是一类在无脊椎与脊椎动物的多种组织中广泛表达且进化上高度保守的信号刺激因子,由于它们在生长、发育、代谢和干细胞调节等多种生物学过程中的重要生物学功能而被广泛重视。根据其激活的信号通路不同,Wnt分子可分为经典和非经典两类。经典类和非经典类Wnt分子分别通过激活β-catenin、Ca2+及JNK信号通路而发挥作用。近年来的研究显示,经典和非经典Wnt信号通路均在造血干细胞的自我更新和功能维持的调控中发挥关键作用。该文通过对经典和非经典Wnt信号通路的分子调控机理的探讨,对近年来有关Wnt信号通路在HSC自我更新调控中的研究进展进行了综述,对Wnt信号通路与造血微环境中其他信号通路在造血发生、维持和重建中的关系进行了讨论。     

miRNA调控骨髓增生异常综合征的发生发展

骨髓增生异常综合征(MDS)是一组起源于造血干细胞(HSC)的异质性克隆性疾患,以形态学改变(病态造血)和造血功能异常(无效造血)为主要特征,然而其发生、发展及白血病转化的分子机制尚不明确。MicroRNA(miRNA)是一类重要的非编码小分子RNA,在调控造血干细胞发育进程中起着重要作用,其在MDS的发生发展及白血病转化中的作用也逐渐被认识,以miRNA为分子靶点诊治造血干细胞受损疾患的研究具有广阔的应用前景。     

造血微环境细胞组成及功能的研究进展

造血微环境是造血干细胞(HSCs)居住的场所,对于维持HSCs自我更新、分化与稳态有着重要的调控作用。伴随着胚胎发育,造血主要分为卵黄囊造血、主动脉-性腺-中肾造血、胎肝造血及骨髓造血4个时期,因而研究造血发育时期的微环境对体外HSCs的扩增及诱导分化有着重要的指导意义。现对4个造血时期的造血微环境细胞组成及功能进行综述,阐明不同时期造血微环境调控作用的异同,为实现HSCs在体外的扩增与分化打下基础。     

造血干细胞衰老的研究进展

成体干细胞衰老是组织器官老化的重要原因之一.越来越多的证据显示,免疫系统的衰老起始于造血干细胞(HSC)功能的下降,即造血干细胞的衰老直接影响免疫系统的功能.然而,有关HSC衰老的机理和分子机制仍旧不清楚.在这篇综述中,我们总结了造血干细胞衰老的表型,同时从细胞内在及外在两个方面探讨论了HSC衰老的分子机制.     

综述: 造血干细胞衰老的研究进展

成体干细胞衰老是组织器官老化的重要原因之一.越来越多的证据显示,免疫系统的衰老起始于造血干细胞(HSC)功能的下降,即造血干细胞的衰老直接影响免疫系统的功能.然而,有关HSC衰老的机理和分子机制仍旧不清楚.在这篇综述中,我们总结了造血干细胞衰老的表型,同时从细胞内在及外在两个方面探讨论了HSC衰老的分子机制.     

造血干细胞体外培养模式的研究进展

造血干细胞(hematopoietic stem cells,HSC)的体外培养可为造血干细胞移植提供大量的造血干细胞,具有重要的临床意义。HSC体外培养方式从二维培养发展到三维培养,从静态培养发展到动态培养,其培养技术及效果日趋成熟,其中以生物反应器为主的动态三维培养具有明显的优势。本文就HSC体外培养的研究进展作一综述。     

造血微环境与造血干细胞

机体的造血功能不仅取决于造血实质细胞的数量和性质,也有赖于造血实质细胞所处的微环境的结构和功能的健全完善。60年代后,由于脾结节生成法,体外各种细胞培养技术的建立与应用,造血实质细胞包括造血干细胞的研究有了很大进展。与此同时,对造血微环境的重要意义也有了进一步的认识。基础学科的成就促进了临床医学的发展。现已发现,部分再生障碍性贫血、骨髓纤维化等疾病的发生和发展与造血微环境的缺陷有关。因此,造血微环境的研究趋于活跃。至今,造血微环境已成为实验血液学和临床血液学中一个专门术语。这一术语或泛指为造血器官内除造血实质细胞以外所有参与调控造血的间质成份的总称,或     

造血干细胞及其应用研究进展

造血干细胞(hematopoietic stem cells, HSCs)是一类多能干细胞,位于特殊的造血微环境,主要存在于骨髓中。其能自我更新和多向分化为各种功能的血细胞,维持血液系统的建立和动态平衡。造血干细胞的这些重要特性以及造血干细胞移植在临床上的广泛应用,结合基因治疗和基因编辑技术的进步,使得基于造血干细胞治疗多种血液疾病和免疫疾病的基因治疗研究在近年来取得了很大的进展。该文将从造血干细胞生物学特征、来源、造血干细胞微环境的基础研究,以及造血干细胞基因治疗、自体造血干细胞移植治疗β-地中海贫血等方面的临床研究和应用进展进行综述。