生物通報道  來自中國科學院動物研究所的研究人員在新研究中證實，通過Smad1/5抑制內皮ERK信號是造血干細胞發生的必要條件。這一研究發現發表在3月11日的《自然通訊》（Nature Communications）雜志上。

中科院動物研究所的劉峰（Feng Liu）研究員是這篇論文的通訊作者。其主要研究領域為以斑馬魚和小鼠為模式動物，應用分子、細胞和發育生物學等多種手段研究血液與心血管系統發生的分子機制，尤其是血液與心血管干細胞/前體細胞的形成、動脈/靜脈分化和造血干細胞的命運決定及其保持等。

造血干細胞（Hematopoietic Stem Cells，HSCs）是指具有自我更新能力并能分化為各種血細胞前體細胞，最終生成各種血細胞成分，包括紅細胞、白細胞和血小板。這種多能干細胞是存在于造血組織中的一群原始造血細胞，也可以說它是一切血細胞（其中大多數是免疫細胞）的原始細胞。由造血干細胞定向分化、增殖為不同的血細胞系，并進一步生成血細胞。

以往對于HSC的研究多集中在成體內其自我更新和分化生物學行為上，近年來HSC發育生物學領域成為熱點，新發現提示造血發生研究對于再生醫學具有積極的意義，并可為我們探索造血系統疾病的發生機制提供新的視角。

造血細胞系統、內皮細胞系統和基質細胞系統是骨髓中所含有的3種主要的細胞系統。解剖學上的關系提示它們在發生上可能存在著一定的關系。近期的研究發現早期內皮細胞與HSC在分化發育過程中密切相關。造血干祖細胞通過內皮-造血轉化直接起源于胚胎中期的動脈內皮細胞，并且具有造血命運的內皮細胞只占所有內皮群體的極少數。但人們對于其潛在的遺傳機制仍知之甚少（延伸閱讀：楊曉課題組Blood揭示血管內皮細胞選擇造血命運的調控新機制 ）。

在這篇文章中，研究人員證實Smad1/5和ERK信號互相影響是生血內皮（haemogenic endothelium）生成HSC的必要條件。在內皮細胞中Smad1/5通過招募HDAC1至erk啟動子處，誘導erk啟動子脫乙酰化，直接抑制了erk的表達。通過抑制Smad1/5過度激活ERK信號可推動動脈內皮細胞命運，組成性地增強內皮細胞之間的緊密連接，由此抑制生血內皮特化以及隨后的內皮-造血轉化過程。

這項研究闡明了一個全新的造血干細胞發生信號調控機制。新研究發現有望為造血系統的再生提供了一些新思路和新策略，并為血液病的治療提供新的啟示。

（生物通：何嬙）

作者簡介：

劉峰

博士，研究員，博士生導師；中國科學院動物研究所血液與心血管發育研究組組長。
　　
2009年入選中國科學院動物研究所‘****’，在生物膜與膜生物工程國家重點實驗室建立血液和心血管發育實驗室。1999年在中國科學院遺傳所獲分子遺傳學博士學位。2000-2002在新加坡分子農業生物學研究院 （現IMCB）做博士后，開始利用斑馬魚模型從事造血系統的發育生物學研究；2003-2005在美國Vanderbilt 大學醫學院從事斑馬魚血管生物學研究；2006-2008在英國牛津大學分子醫學研究所（WIMM）利用斑馬魚和非洲爪蟾從事造血干細胞的基礎研究。近年來所取得的研究成果以第一作者或通訊作者發表在國際核心學術期刊，包括 PNAS, Blood, Curr Biol, Cir Res, Genome Res,等。
 
研究領域：
以斑馬魚和小鼠為模式動物，應用分子、細胞和發育生物學等多種手段研究血液與心血管系統發生的分子機制，尤其是血液與心血管干細胞/前體細胞的形成、動脈/靜脈分化和造血干細胞的命運決定及其保持等。通過前期工作發現的轉錄因子ETS家族為切入點，力圖闡明調控血液與心血管形成的信號通路和基因調控網絡，為體外編程和重編程造血干細胞或心血管干細胞以及治療相關人類疾病提供理論基礎。

生物通推薦原文摘要：

Inhibition of endothelial ERK signalling by Smad1/5 is essential for haematopoietic stem cell emergence

The earliest HSCs are derived from haemogenic endothelium via endothelial-to-haematopoietic transition during vertebrate embryogenesis; however, the underlying mechanism is largely unclear. Here we show that interplay of Smad1/5 and ERK signalling is essential for haemogenic endothelium-based HSC emergence. Smad1/5 directly inhibits erk expression through recruiting HDAC1 to and inducing de-acetylation of the erk promoter in endothelial cells. Over-activated ERK signalling conferred by inhibition of Smad1/5 promotes the arterial endothelial cell fate and constitutively strengthens the tight junction between endothelial cells, thereby repressing the specification of haemogenic endothelium and the following endothelial-to-haematopoietic transition process. These findings provide new insights into the in vitro generation of transplantable HSCs for potential clinical applications.