ADGRG1对氧化应激下的功能性人造血干细胞有富集作用

人类造血干细胞(HSCs)和祖细胞(HPCs)在体外扩增等应激条件下的异质性尚不清楚。本研究发现，体外培养的脐血(CB)CD34+造血干细胞和造血干细胞中SCID再生细胞(src)的频率显著降低。

转录组分析和代谢谱显示，人造血干细胞和HPCs线粒体氧化应激随着茎干性的丧失明显增加。极限稀释分析(LDA)显示，在体外培养过程中，功能性人造血干细胞在线粒体活性氧(mitoROS)水平低的细胞群中富集。

通过对mitoROS低细胞群的单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析，作者发现，在体外扩增应激下，CD34+CD133+ CB细胞的粘附G蛋白偶联受体G1阳性(ADGRG1+)细胞中，功能性造血干细胞大量富集。

GSEA分析显示，CD34+CD133+ ADGRG1+ CB的HSC中富集了MSI2、MLLT3等HSC特征基因。该研究表明，在体外培养过程中，ADGRG1对氧化应激下的功能性人造血干细胞有丰富作用，这可以作为造血干细胞扩增激动剂药物筛选的可靠靶点。

HSC移植(HSCT)是一种成熟和有效的基于干细胞的治疗方法，用于治疗许多血液学或非血液学疾病。

然而，移植时使用有限数量的造血干细胞，如CB或基因编辑的造血干细胞，可能导致造血重建不完全或造血功能衰竭。体外扩增是克服造血干细胞稀缺性限制的一种潜在手段。

由于造血干细胞在体外培养过程中广泛丧失干细胞性，目前尚未获得临床适用的体外扩增系统。已报道体外培养后的人造血干细胞表型和功能不一致。阐明人造血干细胞的自我更新机制和调控，特别是在体外培养等应激条件下，将有助于开发功能性造血干细胞体外扩增系统用于临床，并提高我们对尚处于起步阶段的干细胞生物学调控的理解。

为了探索应激条件下人类HSC维持的分子机制，作者首先比较了新鲜分离或体外培养的人CB CD34+ HSC和HPCs的重组能力，将相同数量的CD34+细胞移植到亚致死照射免疫受损的NSG受体小鼠中。

结果显示，未培养0天CB CD34+细胞的SRC频率为1：3 424，体外培养4天CB CD34+细胞的SRC频率为1：27 194。

在稳定状态下，新鲜分离的人HSC的身份已经相对确立。然而，在体外培养时，这些标记物标记的表型造血干细胞不一定具有在体内再生血液系统的能力。该结果表明，培养的CB CD34+细胞的移植能力与细胞mitoROS水平呈负相关。

结合scRNA-seq和体内移植实验，作者鉴定出CB CD34+CD133+ADGRG1+细胞在体外培养诱导的线粒体氧化应激条件下是具有长期功能的再生细胞群体，并证明许多潜在的干细胞调控因子在该群体中富集。通过靶向CD34+CD133+ADGRG1+细胞的小分子化合物筛选，寻找功能性HSC激动剂。综上所述，该研究可能会提高对人类HSC维持调控的认识，并为HSC扩张激动剂的药物筛选提供一种替代手段。（生物谷 Bioon.com）

参考文献

ADGRG1 enriches for functional human hematopoietic stem cells following ex vivo expansion-induced mitochondrial oxidative stress Yandan Chen et al. J Clin Invest . 2021 Aug 31;148329. doi： 10.1172/JCI148329.

39健康网(www.39.net)专稿，未经书面授权请勿转载。