Hubrecht研究所的Catherine Robin小组的研究人员描述了支持胚胎中第一个造血干细胞(HSC)生成的主动脉的分子景观。这样的HSC负责整个生命中所有血细胞的持续补充。研究人员调查了在HSC形成时，斑马鱼，鸡，小鼠和人类胚胎的主动脉中哪些基因和调控途径活跃。通过比较不同的物种，他们发现了主动脉微环境景观的复杂性以及各种因素的微调，这些因素相互作用以控制体内时空的HSC生成。了解形成HSC的局部环境的调节功能将为改善HSC的体外生产和血液相关疾病的临床细胞治疗铺平道路。结果发表在科学期刊上鲜血。

造血干细胞的临床需要

在整个生命过程中，持续不断的短暂造血细胞或血细胞的产生依赖于成年人骨髓中存在的少量造血干细胞(HSC)。缺陷性HSC会导致多种与血液相关的疾病和癌症，而HSC移植可部分治疗这些癌症。几十年来，人们一直在努力体外产生真正的HSC，以规避供临床使用的供体相容性HSC的有限供应。尽管有最新进展，但在模仿微环境或生态位周围的生理HSC时，实验室中HSC的培养方案仍不是最佳选择。需要这种利基来诱导HSC的形成并长期保持其干细胞特性(即产生所有血细胞类型而无精疲力竭)。

探索主动脉，造血干细胞的摇篮

干细胞在特定微环境中的确定位置会通过复杂的外部调控来调节干细胞的命运，行为和分子特性，而这种调控远未得到充分阐明。所有HSC都通过称为内皮细胞向造血细胞转化(EHT)的过程衍生自内皮细胞的专门子集，后者形成了血管，称为造血内皮细胞。EHT在早期胚胎发生过程中发生在胚胎的主要动脉(例如主动脉)中。EHT后，造血细胞以簇状组织，这些簇暂时附着在主动脉壁上，在此细胞逐渐获得其HSC特性。EHT是一个保存良好的过程，发生在所有脊椎动物的主动脉中的精确位置和特定的发育时间点。这种时空限制清楚地表明在主动脉周围存在特定分子提示，这些提示指示主动脉造血内皮细胞，驱动EHT并因此形成HSC。仍然知之甚少主动脉壁n如何调节体内这些基本过程。

主动脉壁iche及其以外的分子景观

为了探索HSC出现受到空间限制的主动脉微环境的分子特征和关键成分，研究人员在斑马鱼，鸡，小鼠和人类胚胎上进行了全基因组RNA层析成像测序(tomo-seq)。使用这项技术，他们可以确定哪些基因在沿着胚胎的前轴，后轴和腹侧轴的每个胚胎区域中活跃。他们使用产生的转录图谱专门研究了在主动脉微环境中活跃的基因和调控途径。通过比较物种之间的数据并进行功能分析，他们发现了主动脉微环境景观的复杂性。他们发现，各种因素的微调控制了HSC的产生。尽管其中一些因素是某些物种特有的，其他物种是所有物种共有的。这项研究中产生的前后(头对尾)和背腹(后对前)转录图也为科学界提供了强大而空前的资源。研究人员确实提供了通过交互式网站进行更广泛分析的可能性，例如(i)沿着四个胚胎物种的体轴精确比较任何给定目的基因在任何结构或微环境中的表达模式，(ii)识别可能参与组织模式的分子信号(例如，来自神经管/弓形肌，脊索/弓形肌的诱导信号)或(iii)识别遵循与已知基因相似的表达模式的新基因。