発生生物学：細胞集団のスナップショットから初期の造血系および赤血球系の階層を予測する

赤血球の形成は多能性造血前駆細胞の分化で始まる。この分化の複数の段階を再構築することは幹細胞生物学における一般的な難題の1つである。今回我々は、単一細胞トランスクリプトミクス、運命解析、細胞集団のスナップショットから細胞運命の予測を可能にする理論を用いて、マウス造血前駆細胞が連続的な階層構造を介して7つの血液細胞系譜に分化することを実証する。赤血球系の運命と好塩基球あるいはマスト細胞の運命との間の連結、赤血球系へのストレスに対する全体的な造血応答、および赤血球形成を調節する新規の増殖因子受容体が明らかになった。フローサイトメトリーによる選別戦略を決定して赤血球系の分化の初期段階の細胞を純化し、バースト形成前駆細胞およびコロニー形成前駆細胞と古典的に定義されてきた細胞を完全に単離した。また、細胞周期は進行性にリモデリングされており、それは赤血球系の発生の際、およびコロニー形成前駆細胞段階を終了させて終末分化を開始させる迅速な転写切り換えの際に起こることが分かった。我々の研究は、トランスクリプトミクスのデータを細胞運命の予測モデルに結び付けることの有用性を例示しており、in vivoでの細胞系譜の発生についての手掛かりをもたらすものである。

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