発生生物学：ヒト造血系細胞の状態と系譜を読み解く

ヒトの血液系は、限られた数の長寿命の造血幹細胞（HSC）の分化と大規模な増幅によって維持されている。この過程の乱れは多様な疾患の原因となるが、それらのクローンがヒト造血にどのように関与し、これが加齢に伴ってどのように変化するかは、完全には分かっていない。最近、モデル系でのバーコーディング研究から新たな手掛かりが得られているが、ヒトの自然なバーコードから細胞の状態と系譜を同時に検知することは難しい。今回我々は、転写状態とクロマチン接近可能性を同時に読み出しながら、自然に生じたミトコンドリアDNA変異の詳細な検出に基づく、改良型の単一細胞系譜追跡システムを報告する。我々は、このシステムを用いてHSCのクローン構造を明らかにし、クローンの生理学的状態と産出量をマッピングした。その結果、HSCクローンにおける機能的不均一性が明らかになり、これは数カ月以上にわたり安定していて、HSCの総産出量の違いと、異なる成熟細胞タイプ産出への偏りの両方として現れた。また、HSCクローンの多様性は加齢に伴って著しく低下し、複数の特定のクローンが増殖するオリゴクローナルな構造につながることも分かった。従って、本研究は、単一細胞分解能でクローンごとに細胞状態の分かるヒト造血アトラスを提供することで、ヒトHSCクローンのこれまで知られていなかった機能的多様性を示し、より広い意味において、ヒトの健康と疾患におけるさまざまな組織でのクローン動態についての精密な研究への道を開くものである。

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