8月4日，軍事科學院軍事醫學研究院裴雪濤/李艷華團隊聯合天津大學醫學部張健課題組在Cell Stem Cell上發表文章，運用化學重編程技術實現了人成紅細胞向巨核細胞及血小板的命運轉換，并利用單細胞轉錄組和染色質開放性測序技術系統追蹤了該過程中的細胞動態變化。
基于干細胞技術、細胞重編程技術獲取巨核細胞及血小板的研究一直是國際競爭的前沿與熱點領域之一。此次，研究人員通過從多個表觀遺傳調控和信號通路相關的小分子化合物中篩選出一個含有四個小分子的化合物組合，發現該小分子化合物“雞尾酒”能將人成紅細胞高效地重編程為巨核細胞。研究人員進一步確定了兩階段的誘導及巨核細胞特化的體系，最終獲得了與天然巨核細胞特性相似的誘導性巨核細胞（induced megakaryocytes, iMKs）。
巨核細胞最重要的功能是能產生前血小板及血小板。研究人員首先通過體外實驗分析iMKs是否具有生成血小板的能力。在體外特定誘導分化條件下，iMKs能夠形成網狀的具有多個分支延伸突起的前血小板并釋放血小板。更為重要的是，iMKs來源的血小板表現出與天然血小板相似的凝血酶激活響應，并具有粘附、聚集等功能。為了確定iMKs是否具有體內生成功能性血小板的能力，研究人員將iMKs直接通過尾靜脈注射到血小板減低癥的免疫缺陷小鼠體內，并們在iMKs輸注后的第1-3天檢測到了人源性血小板，并通過微流控實驗證實這些血小板具有參與血栓形成的能力。
為了解析四個小分子“雞尾酒”如何實現成紅細胞向巨核細胞的譜系命運轉變，研究人員運用單細胞測序技術、染色質開放性測序技術對重編程過程進行了系統追蹤和深度剖析。他們發現，起始細胞經歷了一個紅系/巨核共前體細胞的階段，該階段的細胞具有紅細胞及巨核細胞的雙向分化潛能。進一步分析發現，該化合物組合引發了廣泛的染色質重塑變化，紅系細胞發育關鍵性基因的染色質開放程度逐漸降低，造血及巨核發生相關的重要轉錄因子基因位點的染色質開放程度逐漸升高，從而逐漸啟動了巨核細胞發育程序。值得注意的是，研究發現，iMKs可以分為兩個亞群，其中一個亞群為血小板生成偏向性強的巨核細胞，在iMKs總群體中的比例大于70%。另一個亞群是免疫偏向性的巨核系細胞，可能在免疫調節、炎癥調節過程中發揮作用。四分子的重編程體系更有利于產生血小板生成偏向性強的巨核細胞。
該研究團隊用小分子化合物成功實現成紅細胞向功能性巨核細胞及血小板的命運轉變，為體外大規模人工制備巨核細胞和血小板開辟了新的路徑。通過該技術獲得的功能性巨核細胞及血小板有望為臨床血小板短缺等問題的解決開辟全新的途徑，在血液系統疾病、急性放射病、戰創傷、病毒或細菌性傳染病等多種疾病引發的血小板減少癥、出血的防治等方面展現出潛在的臨床應用價值。
軍事科學院軍事醫學研究院裴雪濤研究員和李艷華研究員為該論文的共同通訊作者。軍事科學院軍事醫學研究院覃金華副研究員、天津大學醫學部張健副教授以及軍事醫學研究院博士研究生姜佳楠是論文的并列第一作者。
