小鼠AGM区Jagged1+基质细胞诱导iPS细胞定向血液血管干细胞分化的实验研究

血液血管干细胞（hemangioblast，简称HA）代表造血和血管谱系的共同前体。既往主要应用BL-CFC模型研究胚胎干细胞定向HA分化的转录调控。近期，我们在小鼠胚胎AGM区建立了新颖的CFU-HA模型，首次证明HA的体内造血和血管分化能力，并发现其主要分布于大血管区。Jagged1作为Notch信号的配体，与AGM区造血发生密切相关。iPS细胞是新近发现的诱导性多能干细胞，具有重要的应用前景。本研究首先分析iPS细胞定向HA分化的基本特点；其次，建立小鼠胚胎背主动脉区Jagged1+基质细胞系，观察其对iPS细胞定向HA分化的影响；最后，选取差异显著的若干基质细胞系，筛查差异表达分子，并通过体外生化研究明确和发掘诱导iPS-HA分化的新的分子机制。总之，本课题既在微环境调控HA发育的研究方向具有显著的基础理论创新，亦为今后诱导疾病特异性iPS细胞造血分化提供了重要的实践手段。

小鼠胚胎造血细胞的发生主要有两种学说：血液血管干细胞和生血内皮学说，前者认为造血细胞和血管内皮细胞起源于一个共同的前体细胞；而后者主张造血细胞直接来自于血管内皮细胞。小鼠胚胎主动脉- 生殖嵴- 中肾（aorta-gaonad-mesonephros，AGM）区是最早的造血干细胞(hematopoietic stem cells，HSCs）产生位点，之后在脐血管、卵黄血管、卵黄囊和胎盘等血管丰富的组织也发现有造血干细胞的存在。我们的研究主要关注小鼠胚胎造血细胞的发生模式和内皮细胞调控造血发生的机制。.首先，我们完善了小鼠胚胎AGM区的血液血管干细胞模型，首次发现其T、B淋巴细胞分化潜能，并引入OP9基质细胞诱导血管分化；为更加精准的研究血液血管干细胞的发育调控机制，我们建立了无血清孵育后的血液血管干细胞模型，并采取体外因子孵育等方式考察其调控。结果显示：用无血清培养基孵育后的AGM区仍然存在血液血管干细胞，但其在有、无血清孵育体系中对不同细胞因子的反应性有所差异。该部分研究已完成，拟投稿国外专业杂志。其次，鉴定了小鼠胚胎脐血管区也存在血液血管干细胞，并发现体外组织块孵育后的脐血管组织保留了血液血管干细胞的功能，该部分工作发表在 2012年的International Journal of Hematology杂志上。 .项目进展中期，由于体外诱导IPS细胞产生血液血管干细胞集落的效率较低；又无特异的示踪小鼠等技术手段的局限，我们一直无法证实血液血管干细胞与生血内皮在发育上的关系，特别是，国际权威杂志相继发表了多篇关于生血内皮细胞是造血细胞直接前体的文章。因此，我们把研究重心转移到内皮细胞的生血功能和造血发生的调控机制研究上。研究成果包括：首次发现在小鼠胚胎头部也存在具有成体造血功能的造血干细胞，且可以自我更新；进一步，发现头部血管内皮来源的造血干细胞可贡献成体小鼠的造血系统，该成果发表在2012年的Cell Stem Cell杂志上。另外，我们发现，内皮细胞Smad4缺失导致具有生血内皮免疫表型的细胞群体增加，且生血功能也增强；SCF/c-Kit信号通路阻断有效挽救Smad4突变胚胎内皮生血的增加，该部分工作已整理成文，拟投稿国外专业杂志。.总之，我们的研究表明，血液血管干细胞和内皮细胞均参与了造血干细胞的发育，二者在造血发育中的相互关系和调控机制仍有待进一步探讨。