2023年4月18日，中国医学科学院血液病医院（中国医学科学院血液学研究所）高瀛岱、施均、程涛和清华大学杜亚楠合作在《Nature Communications》（自然通讯）在线发布了题为“Expansion of Human Megakaryocyte-biased Hematopoietic Stem Cells by Biomimetic Microniche”（仿生微载体扩增人巨核偏向造血干细胞）的研究论文。此研究建立了基于仿生微环境载体的人巨核偏向造血干细胞（Mk-biased HSC）的体外扩增体系，解析了该亚群的免疫表型，为造血干细胞体外扩增和异质性研究提出了新的观点。
该研究制作了在刚性、孔径、材料等方面模仿骨髓微环境的仿生微载体，将之添加到细胞培养体系中，发现该体系能以多种来源细胞为原料，扩增较原始的造血干细胞（HSC）亚群。通过极限稀释移植实验得出，微载体将功能性造血干细胞扩增了5.01倍。在生物反应器内应用该扩增策略后，实现了脐带血单核细胞（UCB MNC）为起始细胞的HSC体外规模化扩增，功能性干细胞扩增达7.39倍。
该研究发现具有重建Mk的HSC是功能性HSC中更小的一个细胞亚群，提示了人Mk-biased HSC的存在。传统培养条件下Mk-biased HSC容易丧失，而Microniche将Mk-biased HSC扩增了3.36倍。经过单细胞测序分析，发现Microniche培养后的特有细胞亚群的特征性基因为SELL（CD62L）和PROM1（CD133）。流式分析和移植实验也证实了Microniche存在CD34+CD38-CD45RA-CD90+CD49flowCD62L-CD133+亚群负责Mk的重建，表明人Mk-biased HSC富集于该亚群中。
该研究发现细胞因子微环境的重塑和合理仿生提供的物理支持对于扩增人HSC十分关键。Microniche的产物细胞中细胞因子-细胞因子受体通路被激活，单细胞测序显示体系的产物细胞中存在特有的CD4阳性细胞亚群，该亚群通过细胞因子-细胞因子受体与其他亚群存在广泛的细胞间交流。不同刚性、孔径和材料的多种载体对比显示，只有合理仿生了骨髓细胞龛时才能够扩增HSC，且原始HSC和Mk-biased HSC更多的定位于Microniche内部，表明HSC和Mk-biased HSC扩增需要仿生细胞龛的物理支持。
该研究获得国家重点研发计划（2017YFA0104900、2016YFA0100600）、国家自然科学基金（92068204、81870083、81970105、82200126）、中国医学科学院医学与健康科技创新工程（2021-I2M-1-019）以及细胞生态海河实验室创新基金（HH22KYZX0002、HH22KYZX0040）的支持。血液病医院高瀛岱研究员、施均主任医师、程涛教授和清华大学杜亚楠教授为通讯作者，血液病医院李迎辉副研究员、博士生何媚、张文姗技师、博士生徐惠和北京华龛生物科技有限公司CEO刘伟博士为第一作者。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-37954-3
