生物通報(bào)道  來(lái)自中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所的研究人員在新研究中證實(shí)，通過(guò)Smad1/5抑制內(nèi)皮ERK信號(hào)是造血干細(xì)胞發(fā)生的必要條件。這一研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在3月11日的《自然通訊》（Nature Communications）雜志上。

中科院動(dòng)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(lǐng)域?yàn)橐园唏R魚(yú)和小鼠為模式動(dòng)物，應(yīng)用分子、細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)等多種手段研究血液與心血管系統(tǒng)發(fā)生的分子機(jī)制，尤其是血液與心血管干細(xì)胞/前體細(xì)胞的形成、動(dòng)脈/靜脈分化和造血干細(xì)胞的命運(yùn)決定及其保持等。

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

以往對(duì)于HSC的研究多集中在成體內(nèi)其自我更新和分化生物學(xué)行為上，近年來(lái)HSC發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域成為熱點(diǎn)，新發(fā)現(xiàn)提示造血發(fā)生研究對(duì)于再生醫(yī)學(xué)具有積極的意義，并可為我們探索造血系統(tǒng)疾病的發(fā)生機(jī)制提供新的視角。

造血細(xì)胞系統(tǒng)、內(nèi)皮細(xì)胞系統(tǒng)和基質(zhì)細(xì)胞系統(tǒng)是骨髓中所含有的3種主要的細(xì)胞系統(tǒng)。解剖學(xué)上的關(guān)系提示它們?cè)诎l(fā)生上可能存在著一定的關(guān)系。近期的研究發(fā)現(xiàn)早期內(nèi)皮細(xì)胞與HSC在分化發(fā)育過(guò)程中密切相關(guān)。造血干祖細(xì)胞通過(guò)內(nèi)皮-造血轉(zhuǎn)化直接起源于胚胎中期的動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞，并且具有造血命運(yùn)的內(nèi)皮細(xì)胞只占所有內(nèi)皮群體的極少數(shù)。但人們對(duì)于其潛在的遺傳機(jī)制仍知之甚少（延伸閱讀：楊曉課題組Blood揭示血管內(nèi)皮細(xì)胞選擇造血命運(yùn)的調(diào)控新機(jī)制 ）。

在這篇文章中，研究人員證實(shí)Smad1/5和ERK信號(hào)互相影響是生血內(nèi)皮（haemogenic endothelium）生成HSC的必要條件。在內(nèi)皮細(xì)胞中Smad1/5通過(guò)招募HDAC1至erk啟動(dòng)子處，誘導(dǎo)erk啟動(dòng)子脫乙�；�，直接抑制了erk的表達(dá)。通過(guò)抑制Smad1/5過(guò)度激活ERK信號(hào)可推動(dòng)動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞命運(yùn)，組成性地增強(qiáng)內(nèi)皮細(xì)胞之間的緊密連接，由此抑制生血內(nèi)皮特化以及隨后的內(nèi)皮-造血轉(zhuǎn)化過(guò)程。

這項(xiàng)研究闡明了一個(gè)全新的造血干細(xì)胞發(fā)生信號(hào)調(diào)控機(jī)制。新研究發(fā)現(xiàn)有望為造血系統(tǒng)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(jiǎn)介：

劉峰

博士，研究員，博士生導(dǎo)師；中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所血液與心血管發(fā)育研究組組長(zhǎng)。
　　
2009年入選中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所‘****’，在生物膜與膜生物工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建立血液和心血管發(fā)育實(shí)驗(yàn)室。1999年在中國(guó)科學(xué)院遺傳所獲分子遺傳學(xué)博士學(xué)位。2000-2002在新加坡分子農(nóng)業(yè)生物學(xué)研究院 （現(xiàn)IMCB）做博士后，開(kāi)始利用斑馬魚(yú)模型從事造血系統(tǒng)的發(fā)育生物學(xué)研究；2003-2005在美國(guó)Vanderbilt 大學(xué)醫(yī)學(xué)院從事斑馬魚(yú)血管生物學(xué)研究；2006-2008在英國(guó)牛津大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所（WIMM）利用斑馬魚(yú)和非洲爪蟾從事造血干細(xì)胞的基礎(chǔ)研究。近年來(lái)所取得的研究成果以第一作者或通訊作者發(fā)表在國(guó)際核心學(xué)術(shù)期刊，包括 PNAS, Blood, Curr Biol, Cir Res, Genome Res,等。
 
研究領(lǐng)域：
以斑馬魚(yú)和小鼠為模式動(dòng)物，應(yīng)用分子、細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)等多種手段研究血液與心血管系統(tǒng)發(fā)生的分子機(jī)制，尤其是血液與心血管干細(xì)胞/前體細(xì)胞的形成、動(dòng)脈/靜脈分化和造血干細(xì)胞的命運(yùn)決定及其保持等。通過(guò)前期工作發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)錄因子ETS家族為切入點(diǎn)，力圖闡明調(diào)控血液與心血管形成的信號(hào)通路和基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為體外編程和重編程造血干細(xì)胞或心血管干細(xì)胞以及治療相關(guān)人類(lèi)疾病提供理論基礎(chǔ)。

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.