Past-Moon|Cell Stem Cell新技术 | 单细胞谱系追踪解析造血干细胞命运与转录组特征( 二 )
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图2. 发育命运不同的造血干细胞具有可区分的转录组图谱定位
造血干细胞有巨大的功能异质性 。 依照骨髓移植后造血干细胞自我更新能力的持续时间 ， 可分为长期造血干细胞（可重建多代受体的血液系统）和短期造血干细胞（仅可重建一代受体的血液系统）两大亚群 。 而通过对干细胞增殖的脉冲-追踪实验鉴定了一群分裂缓慢、只响应刺激的休眠 (proliferation-dormant) 造血干细胞 。 作者们通过比较这些造血干细胞类型的基因表达谱发现PolyExpress谱系追踪鉴定的多谱系、髓系-红系以及非活化造血干细胞并不单纯属于任何以上描述的干细胞类型 。 该结果表明基于谱系追踪的造血干细胞分类比传统的基于功能的分类更适用于描述其发育生物学特性（图3） 。 此外 ， 作者还首次揭示了自然状态下造血干细胞分裂与分化的关系 。 作者们发现分裂缓慢的休眠造血干细胞也会分化为成熟细胞并参与整个造血过程；而分化不活跃的干细胞也会进行对称性分裂以维持自我更新和造血干细胞池的稳态 。
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图3. 不同造血干细胞类型的转录组特征比较
最后 ， 通过分析造血干细胞的转录组特征鉴定了细胞命运相关的差异表达基因 ， 作者提供了分离不同发育命运的造血干细胞的候选生物标记以及潜在的细胞命运决定的调控基因 。 这项研究与近期基于CRISPR/Cas9的单细胞谱系追踪工具一起（详见BioArt报道: ；；） ， 为研究造血干细胞的命运决定机制提供了新的方向和研究手段 。
总的来说 ， 该工作建立的以Cre-lox系统为基础的PolyloxExpress小鼠品系 ， 可以在非侵入的生理状态下 ， 对多细胞系统的发育过程进行全面追踪 ， 并解析细胞命运选择背后的转录调控 。 该工具的核心优势在于具有极大的可延展性 。 通过结合现存的庞大Cre小鼠品系 ， PolyloxExpress是可以用于对所有器官组织、以及从胚胎发育到个体衰老的所有发育阶段进行细胞命运与谱系研究的平台型工具 。 比如 ， 肿瘤生物学家可以通过条形码标记原发肿瘤 ， 追踪肿瘤细胞的细胞竞争和克隆演化 ， 并解析不同肿瘤克隆对药物响应的分子机制 。 神经生物学家可以用条形码标记大脑并探索不同起源的神经细胞对神经炎症等应激条件的响应 。
制版人：十一
参考文献
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【Past-Moon|Cell Stem Cell新技术 | 单细胞谱系追踪解析造血干细胞命运与转录组特征】4. Pei W, Wang X, Rssler J, Feyerabend TB, Hfer T, Rodewald HR.Using Cre-recombinase-driven Polylox barcoding for in vivo fate mapping in mice.Nature Protocols14: 1820-1840 (2019)
