GFHDT: 繪製血液幹細胞代謝圖譜

來自弗萊堡的馬克斯�普朗克免疫生物學和表觀遺傳學研究所及蘇黎世聯邦理工學院的研究人員首次創建了詳細的人類血液幹細胞在衰老、特化或癌變過程中的代謝和分子變化整合圖譜。 他們的創新研究通過高靈敏度低輸入技術確定了營養膽鹼在保持年輕幹細胞特性中的關鍵作用。 這項工作為幹細胞健康與疾病提供了深刻的見解，並指出了維持健康血液系統的營養和治療干預的新方向。

要點

• 血液幹細胞的第一個綜合代謝圖譜：本研究提供了第一個全面的血液幹細胞在特化、老化或白血病過程中代謝和分子變化的“地圖”，對於幹細胞如何保持或失去再生能力提供了關鍵的見解。


• 膽鹼被確認為潛在的幹細胞增強劑：研究人員發現健康的幹細
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  胞中必需營養素膽鹼含量較高，但在分化、衰老和白血病時減少。 實驗室實驗中補充膽鹼有助於恢復年輕的特徵，這指向了支持幹細胞的新營養策略。


• 未來的療法：脂質組成的變化表明，衰老和特化的幹細胞可能改變它們感知和響應環境的方式。 這為探索代謝如何影響膜功能、細胞通訊和幹細胞命運打開了新的途徑。

造血幹細胞（HSCs）是一種稀有的細胞，藏身於骨髓之中。 它們具有獨特的能力，可以生成各種類型的血細胞，從攜帶氧氣的紅細胞到對抗感染的免疫細胞。 HSCs對維持我們的健康至關重要。 然而，隨著年齡增長或如白血病等疾病的發生，其顯著的再生能力可能會下降或受到干擾，使我們的血液和免疫系統容易受到攻擊，特別是在應激條件下。

但是，當我們在成長過程中或者疾病來襲時，血液幹細胞是如何變化的呢？ 一項來自弗萊堡的馬克斯�普朗克免疫生物學和表觀遺傳學研究所及蘇黎世聯邦理工學院的新研究現在提供了這些稀有細胞代謝和分子程式的首個整合視圖，揭示了這些內在特徵在細胞特化、衰老或癌變時是如何轉變的。

高度敏感的「低輸入」方法的結合

研究這些細胞並非易事。 到目前為止，深入瞭解造血幹細胞代謝特徵一直是一個巨大的挑戰。 由於它們的稀有性和人類骨髓樣本的有限可用性，進行全面分析十分困難。 “為了克服這個問題，我們開發了高度敏感的技術，使得從極少量的細胞中獲取有意義的代謝數據成為可能。 這使我們能夠使用遠少於典型方法所需的細胞數量來測量數百種代謝物和脂質。 “本研究兩位第一作者之一Maria-Eleni Lalioti說。

通過將收集的代謝數據與基因表達譜整合在一起，研究團隊創建了一個涵蓋細胞化學過程和基因活動的全面“地圖”，使他們能夠追蹤血液幹細胞在健康、衰老和疾病不同階段的變化。 “例如，我們發現人類幹細胞比其更成熟的後代代謝活性更低。 我們發現用於能量生產、構建細胞部分和製造氨基酸的代謝物較少。 這與幹細胞通常處於休息狀態以保護自身及其能力的事實相吻合。 “Nina Cabezas-Wallscheid教授說道。

幹細胞增強劑

最引人注目的發現涉及膽鹼，一種存在於雞蛋、大豆和魚類等食物中的必需營養素。 健康的幹細胞具有高水準的膽鹼，而細胞特化時水準降低，並且隨著衰老和白血病進一步下降。 “我們的實驗室實驗表明，補充膽鹼促進了脂質生產並説明保留了更為年輕、類似幹細胞的身份，表明特定營養素可能是維持幹細胞功能的關鍵。” 共同第一作者Mari Carmen Romero-Mulero說。

研究還揭示了血液幹細胞脂質組成的改變，這種改變會影響細胞的膜結構以及它們感知和響應周圍環境的能力。 “這些發現為探索代謝不僅如何塑造細胞內部機制，而且如何影響其與環境的相互作用提供了新方向。” 共同通訊作者J�rg B�scher說道。

該研究清楚地表明，人類血

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液幹細胞在特化、衰老或患病時會經歷根本性的代謝變化。 這些變化可以重塑它們的身份和行為。 “這引發了有趣的問題，即有針對性的營養是否可以説明保持幹細胞健康，以及代謝干預是否可以支援白血病治療或促進健康老齡化。” Nina Cabezas-Wallscheid說道。

Cabezas-Wallscheid實驗室的數據為該領域的進一步研究提供了一個全面的資源。 通過繪製代謝如何引導人類血液幹細胞命運的藍圖，本研究為未來旨在維持幹細胞功能的療法奠定了基礎，從而幫助我們長期保持血液系統的健康。