### 髓系细胞研究背景与目的
在脊椎动物中，髓系细胞在维持体内平衡和免疫反应方面发挥着至关重要的作用，它们大多来源于造血干细胞和祖细胞（HSPCs）。了解髓系造血祖细胞对于理解谱系多样性的起源，以及髓系生成异常如何在疾病中引发血液或免疫功能障碍至关重要。
在传统的造血模型中，髓系谱系通常被分为粒细胞系和单核细胞系，主要依据是它们的形态、组织学和免疫表型特征。然而，随着单细胞技术的发展，对髓系发育的分子层面研究不断深入，这一传统分类受到了挑战。此前的研究在细胞数量检测和跨物种、跨发育阶段的基准比较方面存在局限，因此需要更全面的研究来阐明髓系谱系多样性的起源。
粒细胞 - 单核细胞祖细胞（GMPs）在髓系生成中处于核心地位，它具有向多种髓系谱系分化的潜能，包括单核细胞 / 巨噬细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞和肥大细胞。但研究表明，GMPs 并非均一的多能群体，而是由多种异质性祖细胞组成。此外，常见髓系祖细胞（CMPs）和淋巴系启动多能祖细胞（LMPPs）是从多能祖细胞（MPPs）到 GMPs 发育过程中的中间群体，这些祖细胞群体共同构成了髓系谱系多样性的起源。
本研究旨在通过对小鼠骨髓髓系祖细胞进行单细胞转录组分析，并开展跨物种和发育分析，全面深入地理解髓系谱系多样化的过程，为髓系发育的生理学研究和相关疾病的治疗提供新的见解。
髓系祖细胞的单细胞分析揭示保守的谱系规范程序
为了探究髓系谱系发育过程，研究人员首先对从三只成年小鼠骨髓样本中分离出的 GMPs（Lin?c - Kit?Sca - 1?CD34?CD16/32?）进行单细胞 RNA 测序（scRNA - seq）。经过质量控制，获得了 26,414 个高质量细胞，这些细胞平均每个表达 3,248 个基因，总共检测到 20,983 个基因。随后，整合各样本数据并用经典谱系标记进行注释，在 GMP 群体中鉴定出 7 种谱系定向亚型，包括单核细胞祖细胞（proMo）、中性粒细胞祖细胞（proNeu）、嗜酸性粒细胞祖细胞（proEo）、嗜碱性粒细胞祖细胞（proBa）、肥大细胞祖细胞（proMa）、巨核细胞和红细胞祖细胞（proME）以及树突状细胞祖细胞（proDC），还有未定向祖细胞，这充分展示了 GMP 群体的高度异质性。
有趣的是，研究发现定向的 GMPs 在均匀流形近似和投影（UMAP）上主要形成两个区域，proBa、proMa 和 proEo 聚集在一个区域，而 proNeu 和 proMo 则位于另一个区域。主成分分析（PCA）也显示出髓系谱系祖细胞之间存在一致的分叉现象，这与传统的髓系谱系分类不一致。转录相关性分析进一步验证了这一观察结果，proNeu 和 proMo 之间的相似性更高，而 proBa、proMa 和 proEo 形成了一个单独的聚集簇。此外，通过伪时间分析和 RNA 速度分析推断髓系谱系的发育过程，结果也支持这种分叉现象。基于这些发现，研究人员提出将谱系定向的髓系祖细胞重新定义为两类：中性粒细胞 - 单核细胞祖细胞（NMPs）和嗜酸性粒细胞 - 嗜碱性粒细胞 - 肥大细胞祖细胞（EBMPs）。
为了研究这一阶段是否出现功能分化，研究人员进行了基因集富集分析。结果显示，NMPs 与线粒体核糖体、氧化磷酸化、rRNA 加工等途径密切相关，这些对于中性粒细胞和巨噬细胞产生活性氧以清除病原体至关重要；而 EBMPs 则在形态发生、转录、黏附等途径中表现出富集，这可能与维持组织稳态有关。这表明 GMPs 经历了一个谱系规范程序，将祖细胞分离为重新定义的谱系。
接着，研究人员对小鼠骨髓中的 CMPs（Lin?c - Kit?Sca - 1?CD34?CD16/32?）和 LMPPs（Lin?c - Kit?Sca - 1?CD34?Flt3?）进行单细胞转录组分析，发现它们也由异质性的谱系定向祖细胞组成，并且 NM 和 EBM 谱系的规范在 CMPs 和 LMPPs 中均有体现，尽管 LMPPs 中向嗜碱性粒细胞 / 肥大细胞谱系的祖细胞数量较少。这说明谱系规范在小鼠骨髓不同的髓系祖细胞群体中普遍存在。
为了进一步验证结果，研究人员利用小鼠造血的单细胞命运图谱数据集进行谱系追踪分析。通过研究具有相同条形码的姐妹细胞组成并计算其接近度，评估了 EBM 和 NM 分支中髓系细胞的发育同源性，结果与修订后的髓系生成模型一致，表明 EBM 和 NM 谱系的分离不仅在转录水平上存在，在细胞命运决定中也很明显。
此外，研究人员分析了来自不同物种、造血组织和发育阶段的多个 scRNA - seq 数据集，包括人类和小鼠的骨髓（BM）、胎儿肝脏（FL）、人类脐带血以及斑马鱼的尾造血组织（CHT）等。结果发现，在所有检测的 HSPC 数据集中，髓系祖细胞向 NMPs 和 EBMPs 的规范是一种在进化和发育中保守的基本现象。
哺乳动物 HSPCs 中髓系谱系规范的同源性共识
为全面了解跨物种的髓系谱系规范，研究人员基于 10,175 个同源基因，整合了人类、猴子和小鼠 BM 的 HPSC scRNA - seq 数据。使用了三种整合方法进行相互验证，包括典型相关分析、Harmony 和相互最近邻方法，每种方法都生成了良好整合的细胞图谱。在每个整合图谱上，NMPs 和 EBMPs 的分离都很明显，这不仅证明了跨物种整合方法的可靠性，也显示了髓系谱系规范的保守性。
接着，研究人员使用 MetaNeighbor 量化了不同物种来源的亚群之间的相关性。分析结果显示，基于平均受试者工作特征曲线下面积（AUROC）分数的树形图主要是按照 HSPC 亚类组织的，而不是物种，这表明哺乳动物物种间髓系谱系规范具有很强的同源性共识。
研究人员进一步检查了人类与其他物种各亚群之间的转录相似性，发现红细胞和巨核细胞祖细胞（EryPs 和 MkPs）的转录组在物种间具有高度保守性，而常见淋巴祖细胞（CLPs）、前体 B 细胞（preBs）和单核细胞 - 树突状祖细胞（MDPs）的保守性较低。值得注意的是，EBMPs 的保守性与 EryPs 和 MkPs 相似，而 NMPs 的保守性略低，这表明 NM 和 EBM 谱系在进化轨迹上可能存在差异。为了验证这一结果，研究人员使用 SAMap 对人类和小鼠 HSPC 亚群的进化一致性进行验证，结果与之前的发现一致，即人类和小鼠 EBMPs 之间的映射分数与 EryPs 和 MkPs 相当，而 NMPs 的保守性虽略低，但仍远高于 CLPs 和 MDPs。
此外，研究人员对每个物种的谱系特异性基因进行分析，并对谱系标记进行跨物种比较，以观察它们在进化中的保守性和差异。结果鉴定出了在小鼠、猴子和人类中高度保守的关键谱系特异性基因，如 NMPs 中的 MPO、ELANE 和 LYZ，以及 EBMPs 中的 LMO4、MS4A2 和 GATA2。这些发现揭示了哺乳动物物种间髓系谱系规范进化一致性的分子特征。
研究人员还对髓系祖细胞进行了定量发育分析，整合了人类不同造血时期的 HSPC 转录组数据集，包括早期 FL、晚期 FL、胎儿 BM（FBM）、儿科 BM 和成人 BM。MetaNeighbor 分析显示，每个谱系在不同发育阶段的转录组谱具有很强的一致性，这强调了髓系规范在人类个体发育中的普遍性。同时，研究人员比较了不同发育阶段 HPSCs 中各亚类的比例，发现 NMPs 和 EBMPs 在人类 FBM 中的比例均高于 FL，但在儿科时期，EBMPs 的比例显著下降，而 NMPs 的水平保持较高。这种动态变化突出了 EBMPs 与 NMPs 比例的变化，暗示了人类不同发育时期髓系生成的独特特征。
通过非负矩阵分解揭示 HPSC 亚类的转录模式
鉴于髓系谱系规范在各种条件下的一致性，研究人员利用非负矩阵分解（NMF）算法，结合单细胞协调基因活动模式集（scCoGAPS）方法，对人类 HPSC 数据进行无监督分析，以揭示其潜在的分子基础。结果在人类 HSPCs 中发现了 21 种不同的表达模式。
研究人员计算了每种表达模式与人类谱系身份之间的相关性，并使用转移学习分析（projectR）将单细胞表达谱投影到模式幅度矩阵中，从而获得了小鼠 HSPCs 的转录模式，并揭示了基因模式与造血谱系之间的关系。
对于髓系祖细胞，研究发现了几种跨物种保守的模式。人类和小鼠的 NMPs 均高表达模式 1 和模式 4，而模式 5 在跨物种的 EBMPs 中始终富集。研究人员检查了这些模式中排名前 30 的加权基因，发现了一些知名的标记基因，如模式 4 中的 S100As 和 LYZ，模式 1 中的 MPO，以及模式 5 中的 LMO4 和 CPA3。对于 HSPCs 中的其他祖细胞，大多数模式也表现出保守性，与现有知识相符。例如，人类和小鼠的红细胞祖细胞共享模式 2，其中包括主转录因子 KLF1。不过，研究也观察到小鼠和人类模式之间的差异，如模式 3 在人类 B 细胞前体中特异性存在，但在小鼠 preB 组中未富集，这与人类和小鼠淋巴细胞祖细胞的进化差异一致，也进一步证明了髓系谱系定向祖细胞相较于淋巴细胞谱系的保守性。
这些发现揭示了造血谱系分化背后的分子模式，同时人类和小鼠转录模式的比较为进一步分析确定髓系谱系规范的保守标记提供了基础。
鉴定小鼠和人类保守的 EBMPs 和 NMPs 关键特征
为了更好地理解区分 NMPs 和 EBMPs 的分子特征，研究人员建立了一种多重工作流程，以识别跨多个样本和物种的稳健特征。首先，对 HSPCs 的生物学重复样本进行伪批量差异表达分析，在差异表达基因（DEGs）中发现了几种膜蛋白和转录因子，其中一些在小鼠和人类之间高度保守。对于 EBMPs，包括 GATA1、GATA2 和 IL1RL1；对于 NMPs，则有 IRF8、IL6R 和 CCR2。特别值得注意的是，研究人员发现转录因子 IKZF2 在 EBMPs 中显著上调，并且在物种间具有保守性。此前，IKZF2 主要与 T 细胞功能或白血病相关，这一发现拓展了对其功能的认识。同样，对 GMP 样本进行伪批量差异分析也鉴定出 IKZF2，进一步突出了其在髓系祖细胞规范中的重要性。
接着，研究人员通过技术比较验证了伪批量和单细胞分析中鉴定的 DEGs，发现两者有大量重叠，确定了一组在两种分析方法中都一致的特征基因。
研究人员进一步扩展分析，比较不同数据集获得的基因列表。在人类中，将 HSPCs 中的 DEGs 与 NMF 模式衍生的基因集进行比较；在小鼠中，将从 HSPCs 和 GMPs 中鉴定的髓系谱系 DEGs 进行交集分析，并进行跨物种比较。结果发现 IKZF2 在逐步筛选过程中始终存在，其表达在小鼠 GMPs 的髓系谱系中主要富集于 EBMPs，在人类和小鼠 HSPCs 中也呈现一致的表达模式。
此外，通过谱系追踪分析评估 IKZF2 表达与造血祖细胞谱系潜能的关系。反向克隆追踪显示，IKZF2 在能够产生肥大细胞、嗜碱性粒细胞和嗜酸性粒细胞的造血祖细胞中高度表达，而在具有中性粒细胞和单核细胞潜能的祖细胞中表达相对较低。通过计算机模拟分化分析发现，与 Ikzf2 低表达的祖细胞相比，Ikzf2 高表达的祖细胞对 EBM 谱系具有偏向性潜能，对 NM 谱系的潜能则降低。这些结果表明，Ikzf2 可能是 EBM 谱系规范的关键标记，值得进一步研究其在髓系生成中的作用。
IKZF2 是髓系祖细胞向 EBM 谱系分化的关键标记
为了验证 IKZF2 在不同髓系祖细胞中的差异表达，研究人员构建了多重细胞术面板，基于先前定义的祖细胞群体进行验证。结果显示，在早期中性粒细胞祖细胞（proNeu）和经典单核细胞祖细胞（cMoPs）中，IKZF2 水平显著较低；而在嗜碱性粒细胞 / 肥大细胞祖细胞，包括 pro - BMPs、pre - BMPs、BMCPs 和 BaPs，以及嗜酸性粒细胞祖细胞（EoPs）中，IKZF2 表达较高，尽管由于体内稳态下 EoPs 细胞数量有限，观察相对困难。总体而言，IKZF2 在各髓系祖细胞中的蛋白质水平与转录组分析结果一致，进一步支持了 IKZF2 作为髓系生成中 EBMP 规范标记的观点。
此前研究表明，E - cadherin（E - cad）是髓系祖细胞向嗜碱性粒细胞和肥大细胞命运定向的标记，而 Ly6C 则标记了向中性粒细胞和单核细胞的偏向性潜能。研究人员探索了 IKZF2 与这些谱系标记在 GMPs 中的相关性，发现 IKZF2 在 Ecad?Ly6C?GMPs 中上调，在 Ecad?Ly6C?GMPs 中下调，并且与 E - cad 呈正相关，与 Ly6C 呈负相关，这突出了 IKZF2 表达与谱系规范的紧密一致性。
为了验证 IKZF2 表达可能指示髓系规范过程中谱系潜能偏向的假设，研究人员通过基因工程方法构建了 Ikzf2 - EGFP 报告小鼠品系。将 Ikzf2 外显子 8 中的 TAG 终止密码子替换为 P2A - Cre - T2A - EGFP 盒，该品系的纯合子和杂合子小鼠均具有正常的活力和生育能力，且未表现出发育或解剖异常。通过用 IKZF2 抗体对 BM 细胞染色，证实了 Ikzf2 - EGFP 表达与 IKZF2 抗体染色在 GMPs 上具有很强的相关性。
接着，研究人员分离出 GMPs，将分选的 Ikzf2 - EGFP?和 Ikzf2 - EGFP?GMP 群体在全髓系条件下培养，并在第 2、5 和 7 天进行分析。结果与假设一致，Ikzf2 - EGFP?GMPs 在每个时间点都能产生大量的嗜碱性粒细胞和肥大细胞，而 Ikzf2 - EGFP?GMPs 仅能分化出少量的嗜碱性粒细胞或肥大细胞。同时，Ikzf2 - EGFP?GMPs 的嗜酸性粒细胞分化潜能增加，而在第 2 天，其分化为中性粒细胞的比例低于 Ikzf2 - EGFP?GMP 培养物，在第 5 和 7 天，分化为单核细胞的比例也较低。这表明 Ikzf2 - EGFP?GMPs 在体外具有更高的产生嗜碱性粒细胞、肥大细胞和嗜酸性粒细胞的潜能，而向中性粒细胞和单核细胞的分化潜能相对降低，验证了 IKZF2 作为髓系祖细胞向嗜碱性粒细胞、肥大细胞和嗜酸性粒细胞谱系分化的规范标记的重要性。
Ikzf2 - EGFP?和 Ikzf2 - EGFP?髓系细胞在体内属于不同谱系
为了进一步研究 Ikzf2 - EGFP?GMPs 和 Ikzf2 - EGFP?GMPs 在体内的潜能，研究人员使用 W?1/W?1 c - Kit 突变的无辐射 CD45.1?免疫缺陷小鼠（NCG - X）进行腹腔移植实验，以追踪供体来源（CD45.2?）的后代。移植 11 天后，通过流式细胞术分析腹腔灌洗液中 CD45.2?髓系细胞的比例。结果显示，Ikzf2 - EGFP?GMPs 主要分化为中性粒细胞和单核细胞 / 巨噬细胞，而 Ikzf2 - EGFP?GMPs 主要产生肥大细胞、嗜碱性粒细胞和嗜酸性粒细胞。这直接证明了 Ikzf2 - EGFP?和 Ikzf2 - EGFP?GMPs 是不同的髓系祖细胞群体，分别定向于 EBM 和 NM 谱系。
此外，为了研究不同谱系中髓系细胞的下游分化和成熟过程，研究人员进行了一系列荧光谱系追踪分析，以绘制 Ikzf2 - EGFP?和 Ikzf2 - EGFP?髓系细胞群体在体内的命运图谱。通过流式细胞术分析报告小鼠的 BM、血液、脾脏和肺部的髓系后代中 Ikzf2 - EGFP 的表达，发现嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞和肥大细胞上 Ikzf2 - EGFP 的阳性表达与中性粒细胞、单核细胞和单核细胞衍生的间质巨噬细胞的阴性表达明显区分开来。这表明 Ikzf2 - EGFP?和 Ikzf2 - EGFP?髓系细胞在体内属于不同谱系。
IKZF2 在髓系谱系规范中并非必需
此前有研究表明，造血系统中 Ikzf2 缺陷在正常造血<此前有研究表明，造血系统中 ikzf2 缺陷在正常造血过程中不会影响造血干细胞（hscs）的功能，也不会影响未分化造血祖细胞的比例。然而，ikzf2>
为探究 IKZF2 在髓系谱系发育中的功能，研究人员通过流式细胞术分析了 Ikzf2fl/fl和 Ikzf2Δ/Δ同窝小鼠骨髓中的各种造血细胞群体。结果证实，在 c - Kit+磁珠富集的 HSPCs 和剩余骨髓细胞中，Ikzf2 成功被敲除。在造血系统中 Ikzf2 缺陷的小鼠中，成熟髓系细胞未出现显著差异。此外，未分化和已分化的髓系祖细胞在 Ikzf2Δ/Δ小鼠中也未受到显著影响。通过慢病毒转导在 c - Kit+ HSPCs 中过表达 IKZF2，虽然在肥大细胞和中性粒细胞分化中观察到轻微变化，但对 EBM 和 NM 谱系的总体潜能没有显著影响。这些发现表明，由于 Ikaros 锌指家族的同源性，IKZF2 在髓系谱系规范中并非必需。
谱系规范在早期髓系生成中已经出现
研究人员通过检测早期 HSPC 亚群中 Ikzf2 - EGFP 的表达，深入研究了髓系谱系规范的发生过程。结果显示，Ikzf2 - EGFP 在每个 HSC/MPP 亚群中均匀表达，但在 LK 祖细胞（Lin?c - Kit?Sca - 1?）中开始出现差异。在 CMPs 和 GMPs 中可明显观察到 Ikzf2 - EGFP 的表达，而在巨核细胞 - 红细胞祖细胞（MEPs）中则很少表达，这表明髓系谱系规范在早期髓系生成中已经出现。
研究人员进一步检测了 LK 祖细胞亚群中的其他谱系规范标记，发现 E - cad 和 Ly6C 在 CMPs 中特异性表达，且从 CMPs 到 GMPs，E - cad+Ly6C?和 E - cad?Ly6C?群体的比例均增加，而在 MEPs 中这些亚群几乎消失。
研究人员还探究了 Ikzf2 - EGFP 与早期髓系生成中其他谱系规范标记的关系。与在 GMPs 中的结果类似，在 CMPs 中，Ikzf2 - EGFP 在 E - cad+Ly6C?亚群中的表达高于 E - cad?Ly6C?或 E - cad?Ly6C?亚群。并且，在 CMPs 和 GMPs 中，E - cad 的表达与 Ikzf2 - EGFP 呈正相关，而 Ly6C 的表达与 Ikzf2 - EGFP 呈负相关，这进一步证实了谱系规范标记在髓系谱系早期发育中的协调表达。后续分析还发现，从 CMPs 到 GMPs，Ikzf2 - EGFP+E - cad?和 Ikzf2 - EGFP+E - cad?群体均有所扩增，但从 CMPs 到 MEPs 则减少。同时，Ikzf2 - EGFP+Ly6C?和 Ikzf2 - EGFP?Ly6C?群体的比例也呈现类似趋势，这表明在髓系分化过程中谱系规范是一个协调的过程。
此外，研究人员进行了全髓系分化实验，以研究 Ikzf2 - EGFP+和 Ikzf2 - EGFP? CMP 亚群的潜能。与在 GMPs 中的结果相似，Ikzf2 - EGFP+ CMPs 对 EBM 谱系具有偏向性潜能，而 Ikzf2 - EGFP?亚群则对 NM 谱系具有更高的潜能，这进一步证实了 CMPs 中髓系谱系的规范。
综上所述，以 IKZF2 为标记，髓系谱系规范在髓系生成的早期阶段就已出现。随后，定向的髓系祖细胞（NMPs 和 EBMPs）发育为多种谱系。综合所有分析，这种髓系生成的逐步谱系规范模型可能是进化和发育中的普遍过程，为理解髓系谱系多样性的形成提供了范例。
研究讨论
髓系细胞包含多种谱系，对脊椎动物的免疫系统有着重要影响。在本研究中，通过细胞、分子、发育和进化等多方面的综合分析，重新审视了髓系谱系多样性的形成问题。通过单细胞转录组和谱系追踪分析，发现了一个将髓系细胞分为 NM 谱系和 EBM 谱系的独特谱系规范过程。这一规范现象在人类个体发育中普遍存在，并且在其他脊椎动物（如猴子、小鼠和斑马鱼）的造血过程中也广泛存在。其特征是 Ikzf2 在 EBMPs 和 NMPs 中的差异表达，且这种模式在不同物种间具有保守性。
通过流式细胞术分析，验证了 IKZF2 在 EBM 谱系定向祖细胞（如 pro - BMPs、pre - BMPs、BMCPs、BaPs 和 EoPs）中的偏向性表达。利用 Ikzf2 - EGFP 报告小鼠模型进行的分化实验表明，包括 CMPs 和 GMPs 在内的髓系祖细胞的 Ikzf2 - EGFP+和 Ikzf2 - EGFP?亚群分别代表了定向于 EBM 和 NM 谱系的不同群体。对髓系后代的进一步追踪显示，嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞和肥大细胞与中性粒细胞、单核细胞及其衍生的巨噬细胞明显分离，这可通过 Ikzf2 - EGFP 表达清晰区分。
基于这些发现，研究人员对传统的髓系谱系分类理论提出了质疑，建议根据分子表达的相似性和谱系发育的同源性，将髓系细胞重新定义为 EBM 和 NM 细胞，而非基于形态和组织学特征。这一重新分类有望为造血和免疫学领域带来新的见解，刷新对相关领域的认识。
传统的造血模型认为，髓系潜能在 GMPs 下游发生分离。然而，Drissen 等人提出了一种替代的双途径理论，认为 GATA1+（嗜酸性粒细胞 / 嗜碱性粒细胞 / 肥大细胞）和 GATA1?（单核细胞 / 中性粒细胞）髓系谱系在 pre - GM（小鼠）或 CMP（人类）阶段就已分离。在其他单细胞造血研究中，髓系谱系的分离问题尚未明确，存在争议。本研究通过高分辨率的髓系祖细胞图谱和对哺乳动物 HSPCs 的综合元分析，深入理解了髓系祖细胞的多样化过程。总体而言，研究结果支持 Drissen 的模型，即髓系祖细胞的潜能在早期髓系生成中就已分离为 NM 谱系和 EBM 谱系。但研究数据也表明，谱系定向群体和未定向群体同时存在于 CMPs、LMPPs 和 GMPs 中，揭示了每个祖细胞的规范过程存在异步性。因此，谱系定向群体（NMPs 和 EBMPs）不能简单地与某个经典造血阶段（CMPs、LMPPs 或 GMPs）一一对应。研究人员提出，髓系谱系潜能的分离在髓系分化的 GMP 阶段之前、之中和之后持续发生。
值得注意的是，在研究数据集中，Gata1 的表达相对较低，而 Ikzf2 的表达较为显著。在特异性方面，IKZF2 仅在 CMPs 和 GMPs 中呈阳性表达，在 MEPs 中很少表达，这与 GATA1 在红系 - 巨核系中的重要作用形成对比。此外，IKZF2 的表达模式在不同下游祖细胞中呈梯度变化，而 GATA1 的表达似乎是全或无的模式。IKZF2 与其他谱系启动标记（如 E - cad 和 Ly6C）在规范过程中协同表达，且 IKZF2+细胞的比例从 CMP 到 GMP 逐渐增加。这些特征表明，IKZF2 可作为指示髓系生成过程中谱系规范渐进过程的标记，与 GATA1 相互补充。综合以往研究和本研究结果，总结出髓系谱系多样化的分层范式：早期髓系祖细胞首先经历谱系规范，分化为 NMPs（IKZF2low）和 EBMPs（IKZF2high），然后定向祖细胞进一步分化为单能祖细胞。而且，Ikzf2 - EGFP 的表达在谱系发育过程中从均匀状态逐渐分化为低表达和高表达水平，最终在分化后的成熟 EBM 和 NM 细胞中清晰地分为阳性和阴性亚群，这进一步凸显了 IKZF2 作为理想谱系标记的价值，它不仅能横向指示 EBM 谱系规范，还与髓系谱系分化和成熟的纵向过程相契合。
髓系谱系在不同物种间的保守性和差异性为髓系细胞类型的系统发育提供了线索。基于跨物种的造血细胞发育研究结果，提出了髓系谱系进化的潜在假设：原始髓系细胞祖先可能最初分化为中性粒细胞 / 单核细胞的前体和嗜酸性粒细胞 / 嗜碱性粒细胞 / 肥大细胞的前体，随后特定的髓系细胞类型才逐渐出现。在斑马鱼 CHT 图谱分析中，可清晰区分原始的 NMPs 和 EBMPs，但每个谱系内的分化轨迹尚不明确。在哺乳动物中，NMP 和 EBMP 的进化速度也有所不同，这表明 NM 谱系和 EBM 谱系的进化历史可能存在差异。此前有研究在无脊椎动物海鞘中发现了类似肥大细胞 / 嗜碱性粒细胞的细胞，这表明肥大细胞和嗜碱性粒细胞可能存在 5 亿年前的共同前体。另一项研究揭示，小鼠的吞噬细胞（单核细胞 / 巨噬细胞和中性粒细胞）与被囊动物、海绵和单细胞生物 Capsaspora owczarzaki 的吞噬细胞在转录组上通过 CEBPα 依赖机制存在相似性，支持了中性粒细胞和单核细胞 / 巨噬细胞在进化上的同源起源。
除了细胞发育的同源性，每个髓系谱系内不同细胞的免疫功能也存在相似性。例如，中性粒细胞和单核细胞在抵御病原体方面发挥重要作用，而嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞和肥大细胞在过敏及相关疾病中至关重要。有趣的是，髓系谱系的重新定义与经典的 I 型和 II 型免疫分类相对应，这暗示通过髓系生成的调节，NM 和 EBM 谱系之间可能存在平衡。这一重新定义有助于完善对髓系谱系发育的认识，并为进一步研究谱系规范的平衡及其对免疫的下游影响提供了思路。
越来越多的证据表明，免疫疾病与髓系生成紊乱之间存在关联。例如，多项研究发现，多发性硬化症患者的中性粒细胞和单核细胞分化增强，这种骨髓髓系生成的增强进一步加剧了中枢神经系统的炎症损伤；白细胞介素 - 1 信号介导的适应性不良的训练性髓系生成可将牙周炎和关节炎等炎症性疾病的共病联系起来；COVID - 19 患者的单细胞 HSPC 图谱显示，重症患者外周 HSPCs 中 NM 谱系祖细胞显著增加，而嗜碱性粒细胞 - 肥大细胞祖细胞比例无明显变化；肿瘤诱导的免疫抑制作用也与髓系发育轨迹的改变有关，如一种促肿瘤的 “CD41? GMP” 轨迹与 Elanehi GMPs（属于 NM 谱系）增加和 Ms4a2+ GMPs（属于 EBM 谱系）减少相关，导致免疫抑制性中性粒细胞和单核细胞的过度产生，进而促进肿瘤进展。更重要的是，COVID - 19 和肿瘤诱导的髓系分化异常在疾病长期恢复后仍可能持续存在。因此，理解髓系生成与原发性免疫疾病之间的相互作用将是未来研究的重要方向。
研究局限性
本研究揭示了脊椎动物造血过程中保守的髓系谱系规范，基于哺乳动物数据集为髓系谱系多样化提供了修订后的范式。然而，研究在非哺乳动物物种造血方面的探索有限，髓系谱系的系统发育仍不明确。此外，在小鼠中，IKZF2 在调节髓系谱系规范中的功能似乎并非必需，这可能是由于 Ikaros 锌指家族的同源性。尽管如此，IKZF2 作为 EBM 谱系标记的发现，不仅推动了髓系生成范式的修订和髓系谱系的重新分类，还为研究髓系谱系及其在体内平衡和疾病中的功能提供了新的工具。后续，调控 NM 和 EBM 谱系发育偏向的机制和策略，以及它们对免疫的下游影响，仍有待进一步研究。克服这些局限性将有助于更深入地理解髓系谱系发育，并为与髓系生成紊乱相关的疾病确定潜在治疗靶点。
