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2021年10月5日訊/生物谷BIOON/---在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)、劍橋大學(xué)、牛津大學(xué)和韋爾科姆基金會(huì)桑格研究所等研究機(jī)構(gòu)的研究人員對(duì)產(chǎn)前人類胎兒骨髓中的血液系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)如何發(fā)育進(jìn)行了首次全面分析，發(fā)現(xiàn)在短短幾周的時(shí)間里，許多血細(xì)胞和免疫細(xì)胞類型產(chǎn)生于發(fā)育中的骨髓，包括阻止細(xì)菌感染的關(guān)鍵白細(xì)胞。相關(guān)研究結(jié)果于2021年9月29日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Blood and immune development in human fetal bone marrow and Down syndrome”。

這項(xiàng)研究是人類細(xì)胞圖譜（Human Cell Atlas, HCA）計(jì)劃的一部分。HCA計(jì)劃旨在繪制人體的每一種細(xì)胞類型，以改變我們對(duì)健康、感染和疾病的理解。它將成為了解血液系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)在骨髓中如何發(fā)育的重要參考，以及這種發(fā)育在白血病等疾病中如何出錯(cuò)，這將對(duì)疾病診斷和治療有重要影響。

之前的一項(xiàng)HCA研究描述了人類的血液系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)如何在卵黃囊和肝臟中開始發(fā)育，這一過程被稱為造血。但是目前尚不清楚骨髓中的造血過程是如何持續(xù)進(jìn)行的，其中骨髓在人類出生后的一生中產(chǎn)生血細(xì)胞和免疫細(xì)胞。

雖然人類的血液系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)通常能保護(hù)我們免受感染和疾病的影響，但它們也會(huì)出錯(cuò)，導(dǎo)致免疫缺陷和癌癥，如白血病，即一類影響白細(xì)胞的癌癥。

免受細(xì)菌感染

在這項(xiàng)新的研究中，這些作者使用單細(xì)胞RNA技術(shù)來(lái)分析發(fā)育中的骨髓組織樣本，以便確定存在的細(xì)胞類型以及這些細(xì)胞表達(dá)的基因。他們觀察到血細(xì)胞和免疫細(xì)胞迅速多樣化，成為不同的特化細(xì)胞，包括稱為中性粒細(xì)胞的白細(xì)胞用于防止細(xì)菌入侵。這種多樣化發(fā)生在懷孕中期的前6到7周。與胎兒肝臟相比，發(fā)育中的骨髓組織存在大量的B細(xì)胞類型，這些B細(xì)胞既需要幫助對(duì)抗感染，也需要對(duì)疫苗作出有效反應(yīng)。

論文第一作者、紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的Laura Jardine博士說(shuō)，“我們第一次能夠確定發(fā)育中的骨髓中的所有血細(xì)胞和免疫細(xì)胞。這甚至使我們能夠看到以前從未被詳細(xì)地描述過的基質(zhì)細(xì)胞---免疫細(xì)胞發(fā)育所處的環(huán)境。我們?yōu)榘l(fā)育中的骨髓構(gòu)建出的這種細(xì)胞圖譜將成為科學(xué)家們的一個(gè)巨大資源?！?/p>

論文通訊作者、紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的Muzlifah Haniffa教授說(shuō)，“無(wú)論我們?nèi)绾握J(rèn)為我們了解免疫系統(tǒng)，它實(shí)際上比我們意識(shí)到的要復(fù)雜得多。像這樣的數(shù)據(jù)提供了正確理解發(fā)育過程中在分子水平上發(fā)生的事情所需的分辨率?！?/p>

造血前體細(xì)胞：中央為早幼粒細(xì)胞，旁邊為2個(gè)晚幼粒細(xì)胞，從骨髓中取出的桿狀核細(xì)胞。圖片來(lái)自Bobjgalindo/Wikipedia。

這些作者還研究了唐氏綜合征骨髓（即來(lái)自唐氏綜合征患者的骨髓），確定了基因表達(dá)的明顯差異，這可能有助于闡明為何唐氏綜合征患者更容易患上免疫疾病和白血病。

論文共同作者、牛津大學(xué)MRC分子血液學(xué)組的Irene Roberts教授說(shuō)，“我們知道唐氏綜合征兒童患白血病的風(fēng)險(xiǎn)更高，但我們不知道其中的原因。這項(xiàng)新的研究描述了他們骨髓中基因表達(dá)的一些差異，這將使我們開始弄清楚這些差異是否重要以及以何種方式存在。我們希望這將最終幫助科學(xué)家們開發(fā)更好的治療方法，甚至預(yù)防這些兒童患上白血病。”

這項(xiàng)新的研究是人類發(fā)育細(xì)胞圖譜（Human Developmental Cell Atlas, HDCA）的一部分，HDCA旨在創(chuàng)建一種對(duì)人類健康發(fā)育很重要的所有細(xì)胞的圖譜。HDCA是了解早期發(fā)育中發(fā)生的事情以及這如何影響健康或?qū)е录膊〉年P(guān)鍵，這可能會(huì)導(dǎo)致醫(yī)療保健領(lǐng)域的變革。

論文通訊作者、韋爾科姆基金會(huì)桑格研究所高級(jí)研究員、人類細(xì)胞圖譜組織委員會(huì)聯(lián)合主席Sarah Teichmann博士說(shuō)，“這種關(guān)于發(fā)育中的骨髓的首個(gè)詳細(xì)細(xì)胞圖譜是對(duì)國(guó)際HCA計(jì)劃的另一個(gè)重要貢獻(xiàn)，HCA計(jì)劃旨在構(gòu)建一種公開的人體'谷歌地圖’，以了解人類健康和疾病。它有助于改變我們對(duì)人類免疫系統(tǒng)在生命早期如何發(fā)育的理解，并有可能帶來(lái)診斷和治療免疫性疾病患者的新方法，包括再生醫(yī)學(xué)的潛力。”（生物谷 Bioon.com）

參考資料：

Laura Jardine et al. Blood and immune development in human fetal bone marrow and Down syndrome. Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-021-03929-x.

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