Nat Cell Biol：人体造血干细胞的代谢图谱，科学家解锁血液疾病治疗的新钥匙

来源：100医药网 2025-07-17 15:35

造血（HSCs，Hematopoietic stem cells）是维持人体血液系统正常功能的关键细胞，其具有自我更新和分化为各种血细胞的能力；然而，随着机体年龄的增长或疾病发生，的功能会逐渐下降进而引发多种血液系统疾病，比如、等。近年来，随着科学家们对造血干细胞代谢研究的不断深入，他们逐渐认识到代谢在造血干细胞功能调控中的重要作用。

全球每年约有数十万人因造血干细胞功能异常导致的血液疾病而接受治疗，其中（AML）是成人中最常见的急性白血病类型，其发病率随年龄增长而显著上升。因此，深入研究造血干细胞的代谢特征对于开发新的治疗方法具有重要意义。

近日，一篇发表在国际杂志Nature Cell Biology上题为 Differentiation, ageing and leukaemia alter the metabolic profile of human bone marrow haematopoietic stem and progenitor cells 的研究报告中，来自海德堡大学等机构的科学家们通过研究全面剖析了人体造血干祖细胞（HSPCs，haematopoietic stem and progenitor cells）的代谢图谱，并探究其在分化、衰老以及急性髓系白血病（AML）发生过程中的变化。

由于人体中造血干祖细胞的数量稀少且难以获取，此前对其代谢进行的相关研究相对有限。为了克服这一挑战，研究人员采用了低输入量的靶向代谢组学和非靶向脂质组学技术，并结合单细胞RNA测序对来自86名健康供体和AML患者的造血干祖细胞进行了综合分析。通过这种方法，研究人员就能从极少量的细胞样本中检测到多达193种代谢物和脂质，从而为揭示造血干祖细胞的代谢特征提供了前所未有的深度和精度。

人类骨髓中造血干祖细胞及其下游祖细胞的代谢谱特征

实验中，研究人员首先从健康年轻个体（20-40岁）的骨髓中分离出造血干祖细胞及其下游祖细胞，随后利用液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）对这些细胞进行代谢物检测；结果显示，与下游祖细胞相比，造血干祖细胞中多种关键代谢物的水平较低，这与其相对静止的代谢状态相符合，比如，参与三羧酸循环（TCA cycle）的代谢物、氨基酸和核苷酸在造血干祖细胞中的含量显著低于祖细胞；此外，造血干祖细胞中的胆碱（choline）含量较高，而随着细胞分化和衰老，机体胆碱的水平会逐渐下降，尤其在AML患者中，胆碱水平还会进一步降低，这一发现表明，胆碱可能在维持造血干祖细胞的干性特征中发挥着重要作用。

为了进一步验证胆碱对造血干祖细胞功能的影响，研究人员进行了体外实验，结果发现，胆碱的补充能促进造血干祖细胞中脂质的合成并增强其干性特征，具体来说，胆碱处理后的造血干祖细胞在体外表现出更强的自我更新能力和静止状态，这就表明，胆碱能通过调节脂质代谢来维持造血干祖细胞的功能，对小鼠机体中的造血干细胞进行类似的代谢分析后，研究者还发现，其代谢特征与人类造血干祖细胞高度相似，这就为后续的动物模型研究提供了基础。

综上，本文研究通过分析机体中造血干祖细胞的代谢、脂质和转录组特征，揭示了其在分化、衰老和AML发生过程中的代谢变化，并发现胆碱在维持造血干祖细胞功能中的潜在作用；相关研究发现不仅丰富了科学家们对造血干祖细胞代谢调控的理解，还为开发基于代谢调控的新型治疗策略提供了一定的理论依据。（100yiyao.com）

参考文献：

Lalioti, ME., Romero-Mulero, M.C., Karabacz, N.et al..Nat Cell Biol (2025). doi：10.1038/s41556-025-01709-7