刘峰/高福/罗孟成/肖海鹏等团队在生命科学领域取得重大进展

对造血干细胞和多能祖细胞 (HSC/MPP) 在其原生生态位内扩增的细胞和分子机制的有限了解，阻碍了基于干细胞的疗法在血液系统恶性肿瘤中的应用。

2021年8月2日，中国科学院动物研究所刘峰及北京大学李程共同通讯在Cell Research 在线发表题为”Identification of HSC/MPP expansion units in fetal liver by single-cell spatiotemporal transcriptomics“的研究论文，该研究构建了小鼠胎肝 (FL) 的时空转录组图谱，作为假设生成和随后对新调节机制进行实验验证的平台。

单细胞转录组学揭示了三个转录异质 HSC/MPP 亚群，其中一个富含 CD93 的亚群表现出增强的干细胞特性。此外，通过对单细胞和空间转录组学进行综合分析，该研究确定了新的 HSC/MPP“口袋样”单位（HSC PLUS），由生态位细胞（肝母细胞、基质细胞、内皮细胞和巨噬细胞）组成并富含生长因子。出乎意料的是，巨噬细胞在 HSC PLUS 中显示出 11 倍的富集。在功能上，巨噬细胞-HSC/MPP 共培养测定和候选分子测试分别验证了巨噬细胞和生长因子（MDK、PTN 和 IGFBP5）在 HSC/MPP 扩增中的支持作用。最后，跨物种分析和功能验证显示保守的细胞 - 细胞相互作用和扩增机制，但小鼠和人类 FL HSC/MPP 之间的转录组特征不同。总之，这些结果为了解 FL 中的 HSC/MPP 发育提供了重要资源，并为体外功能性 HSC/MPP 扩增提供了新见解。

2021年8月2日，武汉大学罗孟成团队在Cell Research 在线发表题为”SDX on the X chromosome is required for male sex determination“的研究论文，该研究为了从 X 染色体中鉴定潜在的性别决定因素，该研究采用了一种创新的蛋白质组学方法，并在 X 染色体上鉴定了一个新的性别决定基因 SDX。该研究表明，敲除 SDX 会导致胎儿 SDX-/Y 性腺发育卵睾，并在成年 SDX-/Y 小鼠中导致雄性与雌性完全逆转。这些发现表明 X 染色体上的 SDX 需要与 SRY 合作以确保男性性别决定。

2021年8月2日，中国科学院微生物研究所高福，北京大学黄超兰，陈扬及中国科学院天津工业生物技术研究所高峰共同通讯在Cell Research 在线发表题为”O-glycosylation pattern of the SARS-CoV-2 spike protein reveals an “O-Follow-N” rule“的研究论文，该研究进行了位点特异性糖基化分析，并全面分析了从病毒粒子中提取或体外表达的 S 蛋白的 N 和 O 联糖基化。这是迄今为止从 SARS-CoV-2 病毒粒子中直接提取的第一个也是最大的 S 蛋白糖基化数据集，拓宽了对 SARS-CoV-2 S 蛋白糖基化的理解。该研究观察到一种独特的模式，即 O 糖位点位于 N 序列中糖基化 Asn 附近。本研究中发现的“O-Follow-N”规则将揭示O-糖基化的潜在新机制，特别是N-和O-糖基化之间的协同作用，并将极大地有益于基础糖生物学研究。

2021年8月2日，中山大学肖海鹏团队在Cell Research 在线发表题为”Time of day influences immune response to an inactivated vaccine against SARS-CoV-2“的研究论文，该研究结果表明，灭活疫苗可以刺激医护人员产生强烈的血清学反应，他们还获得了针对 SARS-CoV-2 的长期保护性免疫记忆。针对 SARS-CoV-2 的免疫记忆的建立对于疫苗效力和长期保护至关重要。有趣的是，该研究数据表明，与下午相比，早上接种疫苗会导致对灭活疫苗的免疫反应更强。

在哺乳动物中，造血干细胞和多能祖细胞 (HSCs/MPPs) 占据造血层级的顶端，显示出多向分化和自我更新的能力。研究 HSC/MPP 扩增对再生医学有很大的希望，并且已经做出了巨大的努力致力于通过基因操作或优化培养条件来实现长期体外 HSC/MPP 扩增。然而，在目前的体外 HSC/MPP 扩增培养中，关键挑战是如何保持干细胞特性；因此，需要全面了解 HSC/MPP 在体内天然生态位中的扩增。

高度血管化的胎肝 (FL) 是各种造血细胞 (HC) 来源的暂时发育部位。在小鼠中，早期的 HCs 定植于 FL 包含卵黄囊红细胞-骨髓祖细胞 (EMPs)，这将产生红细胞-骨髓细胞谱系，包括巨噬细胞。随后，主动脉-性腺-中肾 (AGM) 衍生的 HSCs 迁移进入 FL 进行成熟、扩增和分化。

越来越多的小鼠证据表明，FL 结构生态位细胞，包括内皮细胞 (EC)、基质细胞和成肝细胞，通过多种生长因子，细胞因子和趋化因子与 HSC/MPP 相互作用，上述这些发现优先关注某些生态位细胞类型或特定信号分子对 HSC/MPP 扩增的影响。然而，HSC/MPP 和不同生态位细胞之间复杂相互作用的潜在机制，以及 HSC/MPP 扩增的系统调控网络仍然难以捉摸。

单细胞 RNA 测序 (scRNA-seq) 是绘制单个器官或多个器官的细胞图谱的强大工具。然而，scRNA-seq 的弱点是关于器官完整细胞类型空间组织的信息丢失。为了以公正的方式扩大对不同细胞类型空间组织的理解，已经开发了空间转录组学 (ST)。 

在这里，为了检查 HSC/MPP 扩增的全器官调控机制，该研究采用了 scRNA-seq 和 ST （包括 10×Visium 和 Stereo-seq）以生成小鼠 FL 的时空转录组图。通过这张图，该研究揭示了 HSCs/MPPs 的转录异质性，重点是表现出增强的干细胞特性的 CD93+ 子集。该研究还解码了 HSC/MPP 扩展的结构和分子基础。此外，跨物种比较分析确定了小鼠和人类 FL 造血之间的保守和不同的细胞和分子事件。总之，该研究报告了用于了解 FL 中 HSC/MPP 发展的时空转录组蓝图，并提供了对离体 HSC/MPP 扩增的宝贵见解。