6月22日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Development在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心曾藝與景乃禾研究團(tuán)隊(duì)的合作研究成果：“Embryonic vascular establishment requires protein C receptor-expressing endothelial progenitors”。該研究成果發(fā)現(xiàn)胚胎發(fā)育中血管內(nèi)皮祖細(xì)胞的身份屬性，更新了血管形成以及循環(huán)系統(tǒng)建立的現(xiàn)有認(rèn)知，同時(shí)也更正了先前報(bào)道的蛋白C受體（Procr）在胚胎表達(dá)的起始時(shí)間。同時(shí)，該研究提供體內(nèi)證據(jù)來支持內(nèi)皮祖細(xì)胞產(chǎn)生造血干細(xì)胞（生血內(nèi)皮細(xì)胞）的假設(shè)。這些發(fā)現(xiàn)為血管內(nèi)皮祖細(xì)胞的探究提供了分子線索，推進(jìn)了對(duì)血管形態(tài)發(fā)生和造血內(nèi)皮細(xì)胞到造血細(xì)胞轉(zhuǎn)化的認(rèn)知。
血管生長(zhǎng)和重塑是一個(gè)持續(xù)發(fā)生的生理事件，它伴隨了所有組織的發(fā)育、自穩(wěn)態(tài)維持、為其輸送所需的氧氣和營(yíng)養(yǎng)，對(duì)生物體內(nèi)各組織的功能維持起著至關(guān)重要的作用。血管系統(tǒng)是胚胎期最早形成的器官之一。然而，胚胎中血管內(nèi)皮祖細(xì)胞的身份屬性尚未清楚。曾藝團(tuán)隊(duì)前期的研究揭示了成體血管內(nèi)皮干細(xì)胞的特異性蛋白標(biāo)記物Procr (Cell Research 2016)。為了探究Procr+內(nèi)皮細(xì)胞是否同樣存在于胚胎發(fā)育早期，團(tuán)隊(duì)利用了ProcrmGFP-2A-LacZ報(bào)告小鼠模型，通過全胚胎染色，結(jié)合胚胎原位雜交、空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的分析，展示了胚胎期Procr蛋白表達(dá)的起始時(shí)間為原腸期的E7.25。這一發(fā)現(xiàn)更新了先前研究認(rèn)為“Procr最早表達(dá)在E13.5主血管”的觀點(diǎn)。通過譜系示蹤實(shí)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)檢驗(yàn)了Procr+ 內(nèi)皮祖細(xì)胞的特性，發(fā)現(xiàn)其子代細(xì)胞形成的血管網(wǎng)絡(luò)遍布胚胎的各個(gè)組織器官，也貢獻(xiàn)于胚外的卵黃囊和胎盤組織中的血管。隨后團(tuán)隊(duì)對(duì)初期血管（8.0-E8.5）、成熟血管（E10.5）以及譜系示蹤被標(biāo)記的Procr+ 細(xì)胞的子代細(xì)胞進(jìn)行了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析，發(fā)現(xiàn)：（1）位于血管細(xì)胞分化譜系頂端的細(xì)胞亞群（內(nèi)皮祖細(xì)胞群）高表達(dá)Procr；（2）以內(nèi)皮祖細(xì)胞群為啟始的分化路徑分別分化出內(nèi)皮細(xì)胞和血液細(xì)胞的譜系分支，提示Procr+ 內(nèi)皮祖細(xì)胞可能貢獻(xiàn)于血液細(xì)胞的產(chǎn)生。這一發(fā)現(xiàn)也被Procr-CreER介導(dǎo)的細(xì)胞譜系示蹤實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。最后，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)在發(fā)育早期特異性殺傷Procr+ 祖細(xì)胞導(dǎo)致嚴(yán)重的胚胎、卵黃囊以及胎盤組織血管發(fā)育缺陷、胚胎死亡，這表明Procr+ 內(nèi)皮祖細(xì)胞對(duì)于早期胚胎血管系統(tǒng)的建立不可或缺。綜上，該工作發(fā)現(xiàn)了胚胎內(nèi)皮祖細(xì)胞的身份和分子標(biāo)記，為進(jìn)一步了解胚胎早期血管發(fā)育機(jī)理及研究造血內(nèi)皮細(xì)胞的轉(zhuǎn)變和分化提供了新的線索。
俞清副研究員、白藍(lán)月博士和陳瑩瑩博士為該文的共同第一作者，景乃禾研究員和曾藝研究員為該文的通訊作者。該工作得到分子細(xì)胞卓越中心動(dòng)物實(shí)驗(yàn)技術(shù)平臺(tái)、細(xì)胞分析技術(shù)平臺(tái)，以及上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所量化生物學(xué)平臺(tái)陳瑜潔團(tuán)隊(duì)的支持。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、國(guó)家科技部、中國(guó)科學(xué)院青年促進(jìn)會(huì)的資金支持。
文章鏈接：https://doi.org/10.1242/dev.200419
圖示：（左一）胚胎期E8.5天血管形成期間Procr的表達(dá)（藍(lán)色標(biāo)記）。（左二）胚胎期E12.5天由Procr+ 祖細(xì)胞及后代形成的血管網(wǎng)絡(luò)（紅色熒光標(biāo)記）。（右二）發(fā)育路徑分析展示Procr+祖細(xì)胞分化為成熟的內(nèi)皮和血液細(xì)胞。（右一）Procr+祖細(xì)胞的敲除阻礙血管、血液的形成，嚴(yán)重影響胚胎的正常發(fā)育。
