纽约——研究人员已经用单细胞组学方法绘制出了血液和免疫系统在产前骨髓中是如何发育的。
作为人类细胞图谱(Human Cell Atlas)的一部分，一个国际联盟于2016年启动，目标是为所有类型的细胞创建参考地图，科学家此前研究了造血是如何首先在卵黄囊和肝脏中发生的。现在，研究人员已经研究了它是如何在出生前的骨髓中继续发育的，然后在个体的余生中产生血液和免疫细胞。
但对造血系统的干扰会导致免疫系统紊乱和白血病的风险增加，这在唐氏综合症患者中更为常见。
为了绘制血液和免疫系统的发展图谱，来自威康桑格研究所(Wellcome Sanger Institute)和其他机构的研究人员分析了十多个胎儿骨髓中的细胞，其中包括四个患有唐氏综合症的胎儿。当他们本周报道自然研究人员发现，在妊娠中期的六到七周内，骨髓中的血液和免疫细胞迅速多样化，产生的细胞平衡不同于胎儿肝脏。
桑格研究所和纽卡斯尔大学的共同资深作者Muzlifah hanifa在一份声明中说:“无论我们对免疫系统有多了解，它实际上比我们想象的要复杂得多。”“这样的数据提供了正确理解开发过程中分子水平上发生的事情所需的分辨率。”
为了开发他们的图谱，研究人员分析了从9个怀孕后12到19周的胎儿和4个患有唐氏综合症的胎儿中收集的单个骨髓细胞。
总之，他们生成了近11.6万个不同细胞的数据，包括mRNA和表位数据，他们将这些数据与脐带血、卵黄囊和胎儿肝脏样本中的单细胞参考数据进行了比较。
研究人员发现，与基质细胞相关的血液和免疫细胞的比例在受孕后12至19周迅速增加。在此之前，血液和免疫细胞与基质细胞的比例为5:1，但增加到18:1。与年龄匹配的胎儿肝脏样本相比，B淋巴样细胞的数量尤其增加。研究人员指出，这些细胞是对感染做出反应和建立疫苗反应所必需的。
此外，骨髓中的髓样细胞比卵黄囊或胎儿肝脏中的髓样细胞更大，而在胎儿骨髓中的粒细胞和单核细胞前体细胞中表达的中性粒细胞cepa水平高于单核细胞SPI1水平。
研究人员注意到，除了B细胞的发育外，胎儿骨髓中还出现了浆细胞样细胞和自然杀伤细胞。
与此同时，研究人员还发现了唐氏综合症和二组体骨髓样本之间的差异。例如，与年龄匹配的样本相比，唐氏综合征骨髓样本的巨核细胞和B细胞谱系水平较低，红系细胞富集。此外，唐氏综合征骨髓样本中21号染色体转录因子也过表达，这些转录因子在造血过程中起着重要作用。
牛津大学的共同资深作者艾琳·罗伯茨在一份声明中说:“我们知道患有唐氏综合症的儿童患白血病的风险更高，但我们不知道原因。”“这项研究描述了他们骨髓中基因表达的一些差异，这将使我们开始弄清楚这些差异是否显著以及以何种方式显著。我们希望这将最终帮助研究人员找到更好的方法来治疗，甚至预防这些儿童的白血病。”