生物通報道  來自中國科學(xué)院動物研究所的研究人員在新研究中證實，通過Smad1/5抑制內(nèi)皮ERK信號是造血干細胞發(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)域為以斑馬魚和小鼠為模式動物，應(yīng)用分子、細胞和發(fā)育生物學(xué)等多種手段研究血液與心血管系統(tǒng)發(fā)生的分子機制，尤其是血液與心血管干細胞/前體細胞的形成、動脈/靜脈分化和造血干細胞的命運決定及其保持等。

造血干細胞（Hematopoietic Stem Cells，HSCs）是指具有自我更新能力并能分化為各種血細胞前體細胞，最終生成各種血細胞成分，包括紅細胞、白細胞和血小板。這種多能干細胞是存在于造血組織中的一群原始造血細胞，也可以說它是一切血細胞（其中大多數(shù)是免疫細胞）的原始細胞。由造血干細胞定向分化、增殖為不同的血細胞系，并進一步生成血細胞。

以往對于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HSC發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域成為熱點，新發(fā)現(xiàn)提示造血發(fā)生研究對于再生醫(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)生機制提供新的視角。

造血細胞系統(tǒng)、內(nèi)皮細胞系統(tǒng)和基質(zhì)細胞系統(tǒng)是骨髓中所含有的3種主要的細胞系統(tǒng)。解剖學(xué)上的關(guān)系提示它們在發(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)皮細胞與HSC在分化發(fā)育過程中密切相關(guān)。造血干祖細胞通過內(nèi)皮-造血轉(zhuǎn)化直接起源于胚胎中期的動脈內(nèi)皮細胞，并且具有造血命運的內(nèi)皮細胞只占所有內(nèi)皮群體的極少數(shù)。但人們對于其潛在的遺傳機制仍知之甚少（延伸閱讀：楊曉課題組Blood揭示血管內(nèi)皮細胞選擇造血命運的調(diào)控新機制 ）。

在這篇文章中，研究人員證實Smad1/5和ERK信號互相影響是生血內(nèi)皮（haemogenic endothelium）生成HSC的必要條件。在內(nèi)皮細胞中Smad1/5通過招募HDAC1至erk啟動子處，誘導(dǎo)erk啟動子脫乙酰化，直接抑制了erk的表達。通過抑制Smad1/5過度激活ERK信號可推動動脈內(nèi)皮細胞命運，組成性地增強內(nèi)皮細胞之間的緊密連接，由此抑制生血內(nèi)皮特化以及隨后的內(nèi)皮-造血轉(zhuǎn)化過程。

這項研究闡明了一個全新的造血干細胞發(fā)生信號調(diào)控機制。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）

作者簡介：

劉峰

博士，研究員，博士生導(dǎo)師；中國科學(xué)院動物研究所血液與心血管發(fā)育研究組組長。
　　
2009年入選中國科學(xué)院動物研究所‘****’，在生物膜與膜生物工程國家重點實驗室建立血液和心血管發(fā)育實驗室。1999年在中國科學(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，開始利用斑馬魚模型從事造血系統(tǒng)的發(fā)育生物學(xué)研究；2003-2005在美國Vanderbilt 大學(xué)醫(yī)學(xué)院從事斑馬魚血管生物學(xué)研究；2006-2008在英國牛津大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所（WIMM）利用斑馬魚和非洲爪蟾從事造血干細胞的基礎(chǔ)研究。近年來所取得的研究成果以第一作者或通訊作者發(fā)表在國際核心學(xué)術(shù)期刊，包括 PNAS, Blood, Curr Biol, Cir Res, Genome Res,等。
 
研究領(lǐng)域：
以斑馬魚和小鼠為模式動物，應(yīng)用分子、細胞和發(fā)育生物學(xué)等多種手段研究血液與心血管系統(tǒng)發(fā)生的分子機制，尤其是血液與心血管干細胞/前體細胞的形成、動脈/靜脈分化和造血干細胞的命運決定及其保持等。通過前期工作發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)錄因子ETS家族為切入點，力圖闡明調(diào)控血液與心血管形成的信號通路和基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為體外編程和重編程造血干細胞或心血管干細胞以及治療相關(guān)人類疾病提供理論基礎(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.