全基因组无偏筛选揭示七个驱动小鼠胚胎干细胞向造血干细胞命运转变的关键基因

为解决体外高效生成功能性造血干细胞（HSCs）这一再生医学难题，研究人员通过全基因组CRISPR激活筛选技术，在小鼠胚胎干细胞（mESCs）中胚层分化阶段鉴定出Spata2等7个关键基因。这些基因的激活可促进造血干祖细胞（HSPCs）生成，并实现体内长期多谱系（髓系/淋系/红系）重建。该研究发表于《Blood》，为造血发育机制和细胞治疗提供了新靶点。

　　

背景与挑战
造血干细胞（HSCs）作为终身维持血液系统的"种子细胞"，其体外再生一直是再生医学的圣杯。尽管科学家已探索数十年，现有方案仍面临效率低、批次差异大等瓶颈，暗示调控网络中可能存在未被发现的"关键开关"。传统候选基因策略因预设偏见可能遗漏重要靶点，而小鼠胚胎发育研究显示，中胚层特化阶段的分子事件对HSCs的最终形成具有决定性作用。

研究设计与技术路线
研究人员采用全基因组无偏CRISPR激活（CRISPRa）筛选策略，在小鼠胚胎干细胞（mESCs）向中胚层分化过程中系统性扫描调控因子。通过移植KDR⁺中胚层前体至NSG免疫缺陷小鼠体内进行功能验证，结合单细胞RNA测序（scRNA-seq）解析发育轨迹。关键技术包括：1）全基因组CRISPRa文库构建；2）体内外造血重建能力评估；3）单细胞转录组分析发育路径偏移。

主要发现

1. 关键基因鉴定：筛选出Spata2、Aass、Dctd、Eif4enif1、Guca1a、Eya2和Net1七个基因，其激活使造血重建效率提升3倍以上。
2. 功能验证：二次移植实验证实生成的HSPCs具有长期自我更新能力，外周血检测显示红系（CD71⁺）、髓系（Gr1⁺）和B/T淋巴细胞（CD19⁺/CD3⁺）多谱系重建。
3. 机制解析：scRNA-seq揭示激活组胚胎体更倾向走向胚内（而非胚外）发育路径，中胚层祖细胞比例增加40%，且呈现主动脉-性腺-中肾区（AGM）类似特征。

结论与展望
该研究突破性地揭示了中胚层特化阶段七个此前未报道的HSCs决定因子，证实早期发育路径选择对终末造血干细胞生成的关键影响。从转化医学角度，这些基因靶点为优化体外HSCs分化方案提供了新工具，尤其Spata2和Eya2可能通过调控Wnt/Notch通路影响细胞命运。未来研究需进一步阐明这些基因在人类造血发育中的保守性，以及其组合激活能否突破现有细胞治疗的技术壁垒。