中国科学技术大学、辛辛那提儿童医院最新发表了一篇意义重大的Nature论文

美国辛辛那提儿童医院的科学家们于2024年3月20日在著名的《自然》（Nature）杂志上发表了一项意义深远的研究报告，称小鼠的血细胞是通过骨髓内的细胞串和细胞簇产生的，这些细胞串和细胞簇负责产生特定类型的血细胞。

　　

试想一下，如果能对小鼠细小骨骼中形成的不同类型的血细胞进行计数，并精确定位骨髓中负责产生特定类型血细胞的细胞串和细胞簇，那将会是多么美妙的事情。

这正是一组科学家在3月20日《自然》杂志上发表的一项影响深远的研究中所取得的成果。他们的工作增加了对骨髓“巧妙”和“弹性”解剖的前所未有的新理解，同时也提供了骨骼如何应对感染或失血等压力的意想不到的变化的证据。

“令人惊讶的是，我们发现不同骨骼对造血损伤的反应各不相同。我们推测，某些骨骼具有特化功能，能优先应对某些损伤，这将是未来研究的重点。”

该研究由辛辛那提儿童医院医学中心Daniel Lucas及中国科学技术大学吴清清（吴清清和张济舟为本文共同第一作者）共同领导完成，总的来说，来自5个机构的23名研究人员为这项开创性的研究做出了贡献。

骨髓中特定血细胞生成位点的发现为诊断和治疗许多血液相关疾病提出了新的挑战和机遇。

Lucas说:“例如，我们的数据显示，仅从一种骨骼中提取骨髓的活组织检查可能无法全面了解血液生产系统是如何受到疾病或其他损伤的影响的。”“与此同时，通过专注于特定的骨骼类型，刺激某些血细胞类型产生的努力可能会显著改善。”

研究要点

• 新的工具可以可视化骨骼内的血液生成，可以定义血细胞形成的基本解剖结构。这些结果表明，骨髓的功能是高度敏感和持久的，但不是统一的。这篇论文描述了骨髓中细胞串和细胞簇是如何形成作为血细胞生产工厂的。

• 位置很重要，即使在正常的血细胞生成过程中也是如此。研究小组证明，不同关键类型的祖细胞在成熟过程中会经历不同的微环境。这些微环境显著影响成熟血细胞的产生。不同的微环境会产生携带氧气的红细胞和对抗感染的白细胞，等等。

• 压力反应的意外变化。研究人员比较了该系统对三种急性应激的反应:失血、单核细胞增生乳杆菌感染和粒细胞集落刺激因子(G-CSF)治疗(通常在化疗后用于促进白细胞生成)。他们还测量了衰老是如何改变这个过程的。

研究小组仔细测量了不同骨骼对这些损伤的反应。其中有几个例子：失血引发了胸骨、胫骨、椎骨和肱骨的快速红细胞生成，但在头骨中却没有。失血也会暂时减少整个骨骼中B细胞产生位点的数量。

同时，当暴露于G-CSF时，长骨迅速增加了粒细胞祖细胞和成熟中性粒细胞的形成。但与之形成鲜明对比的是，同一只小鼠的胸骨显示出这些细胞类型的“深刻减少”以及中性粒细胞产生位点的丧失。

“这些变化很重要，因为到目前为止，小鼠血细胞生物学研究几乎完全依赖于从股骨和胫骨收集的材料。”

开展研究需要创新

研究小组首先需要进行一个项目中的项目——建立一种成像和计数小鼠骨髓中不同类型细胞的方法。

计数细胞涉及一种称为共聚焦成像显微镜的过程。该技术使用依赖激光的专用显微镜来检测细胞中的特定标签。当“标记”正确时，这些细胞在激光照射下会发出不同的颜色，这样就可以对它们进行成像和计数。

挑战在于找到正确的标签，这样激光就能准确地探测到目标细胞，同时不计算其他细胞。在这项研究中，研究小组从一个庞大的潜在标记库开始，然后他们将列表缩减到35个有希望的遗传标记。

最终，他们发现，检测表达ESAM基因标记的细胞，结合其他标记，可以区分六种不同类型的血液祖细胞。这种标记物也被证明能够显示微环境的信息，比如血细胞的产生是发生在正弦波还是小动脉中，这是骨髓中发现的两种不同类型的血液通道。重要的是，为这项研究开发的过程使研究小组能够分析骨骼多个部位的血细胞发育。

下一个步骤

展望未来，还需要更多的研究来详细说明骨骼的不同部位是如何成为特定血液成分的专门生产者的。此外，还需要更多的研究来证实在小鼠中观察到的骨髓应激反应在人类中也有多少。

这可能需要几年的发展，但更多地了解血细胞产生的机制，可能会在很大程度上提高治疗的准确性和有效性，以支持健康的血细胞产生。

“甚至有可能制造出能够制造输血用红细胞的人造骨骼。”