造血干/祖细胞（Hematopoietic stem and progenitor cells，HSPCs）是一群能自我更新并分化为各种成熟血细胞的多能干细胞。基于其重建血液系统的能力，造血干细胞移植已成功用于治疗白血病等恶性血液疾病。如何体外诱导和扩增足够数量且有功能的HSPCs，是临床上恶性血液疾病治疗的瓶颈，也是基础科学研究的难点和热点之一。其目前尚未成功的根本原因在于我们对HSPCs产生和扩增的调控机制认识仍不全面。因此，应用模式动物深入和系统地研究体内HSPCs产生和扩增过程及其调控机制，将对体外诱导并扩增有功能的HSPCs具有十分重要的指导意义。 

　　刘峰研究员领导的血液与心血管发育研究组早期的工作证实，参与5-羟色胺（5-HT）合成的转录因子Fev（哺乳动物的Pet1）是斑马鱼和人HSPCs发育所必需的关键因子（Blood, 2013）；最近的合作研究发现FEV仅在出生前起源的白血病细胞表达，表明其可以作为白血病起源的诊断标记（Leukemia, 2016）。此外，有报道表明，5-HT处理体外培养的人脐带血HSPCs能促进其克隆形成能力，但机制不明。为深入探究5-HT与哺乳动物HSPCs发育的关系，刘峰研究组通过体外集落形成和脾结节实验发现，5-HT处理后的小鼠主动脉-性腺-中肾区（AGM）中HSPCs克隆形成能力显著增强。色氨酸羟化酶2（Tph2）是5-HT合成的限速酶。在其突变体胚胎中（tph2^+/-和pet1-cre;tph2^+/fl），AGM区造血簇大小和数目显著降低，HSPCs重建受体小鼠造血能力显著下降。为确定调控HSPCs的5-HT的来源，该研究发现Pet1、Tph2和AAAD等（参与5-HT合成的重要转录因子和合成酶）在AGM区内皮细胞和间充质细胞中均有表达。进一步研究表明，内皮细胞特异性缺失tph2（vec-cre;tph2^+/fl）的小鼠胚胎中，5-HT在AGM区内皮细胞中会显著降低，HSPCs的发育受到影响。因此，AGM区内皮细胞产生的5-HT参与调控胚胎期HSPCs的发育。 

　　RNA-seq及生化实验证实，AGM区5-HT的降低会激活AKT-Foxo1介导的促凋亡通路，致使小鼠胚胎造血簇中HSPCs凋亡显著增加。这一过程是由5-HT的受体Htr5a介导的。此外，研究过程中意外地发现，尽管在tph2^-/-和pet1-cre;tph2^fl/fl胚胎中，凋亡信号显著上调，但AGM区造血簇数量却是正常的。深入研究发现，在完全缺失tph2 的胚胎中，Shh-Nkx2.2-Lmx1b-Pet1通路因负反馈调控而上调，ERK信号被激活，导致造血簇中HSPCs增殖加快，进而使得tph2^-/-胚胎中造血发育缺陷得到恢复。 

　　上述工作首次证实了5-HT在胚胎期HSPCs发育和扩增中的直接作用。该研究不仅拓展和完善了体内HSPCs发育过程的调控机制，同时也为体外诱导和扩增有功能的HSPCs提供了新思路。该研究论文“5-hydroxytryptamine synthesized in the aorta-gonad-mesonephros regulates hematopoietic stem and progenitor cell survival”于 2016年12月28日在线发表于Journal Experimental Medicine（DOI: 10.1084/jem.20150906）。 

　　研究组博士生研究生吕军华和副研究员王璐博士为共同第一作者，刘峰研究员为通讯作者，同济大学医学院丁玉强教授给予工具小鼠方面的大力支持。该课题得到了中科院干细胞与再生医学战略性先导科技专项、国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重点项目和国家重点基础研究发展计划的资助。（文章链接）  

模式图：5-羟色胺调控小鼠胚胎期造血干细胞发育