造血干细胞实现人工制造，或可满足血液疾病对造血干细胞捐献的需求

来源：生物探索 2022-09-22 17:41

研究表明在实验室中使用微流体设备模拟胚胎心脏跳动，可诱导人类造血干细胞前体的发育，这些前体可进一步发育成造血干细胞。

自2006年以来，科学家就已经关注了诱导性多能（Induced pluripotent stem cells，iPSCs），但如何在实验室中人工安全地模拟人体内的细胞分化，以提供有针对性的医学治疗尚存难点。在过去的几十年里，生物医学工程师一直在尝试在实验室中制造造血干细胞，以解决供体造血干细胞短缺的问题。但目前还没有人能够实现这一目标。部分问题在于，科学家仍然不完全了解胚胎发育微环境中发生的所有过程，但是这些过程可诱导在胚胎发育的第32天左右产生造血干细胞。

要解决造血干细胞的人工制造问题，需要先了解造血干细胞的形成过程。心系统和主动脉的发育与最终造血功能的发育密不可分。在胚胎发育过程中，血细胞通过内皮-造血转换（Endothelial-to-hematopoietic transition，EHT）过程从造血内皮细胞衍生而来，EHT最初发生在卵黄囊中，然后发生在胚胎中。在胚胎中，成体HSC的前体首先出现在主动脉-性腺-中肾（Aorta-gonad-mesonephros，AGM）区域，形成主动脉内造血簇（Intra-aortic hematopoietic clusters，IAHC）。从人类胚胎干细胞（Human embryonic stem cells，hESCs）分化出HOXA+造血脉管系统是AGM衍生的造血干细胞谱系发育所必需的。脉动性主动脉血流产生主动脉壁剪切应力和周向拉伸被假设为驱动EHT的机械因素，但是其对HOXA+造血生态位和AGM衍生的造血干细胞谱系发育的影响尚未可知。

2022年9月13日，澳大利亚新南威尔士大学和墨尔本大学的研究团队在Cell Reports发表题为 Mimicry of embryonic circulation enhances the hoxa hemogenic niche and human blood development 的研究成果（图1）[1]。研究表明在实验室中使用微流体设备模拟胚胎心脏跳动，可诱导人类造血干细胞前体的发育，这些前体可进一步发育成造血干细胞。

图1 研究成果（图源：[1]） 此项研究使用3cm x 3cm的微流体系统泵送从胚胎干细胞系产生的血液干细胞来模拟胚胎的心脏跳动和血液循环（图2），旨在验证血液循环流动及其产生的剪切应力促进胚胎血液发育的假设。

图2 模拟胚胎血流的微流体泵送系统（图源：[1]） 研究发现：

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