2023年4月18日，中國醫學科學院血液病醫院（中國醫學科學院血液學研究所）高瀛岱、施均、程濤和清華大學杜亞楠合作在《Nature Communications》（自然通訊）在線發布了題為“Expansion of Human Megakaryocyte-biased Hematopoietic Stem Cells by Biomimetic Microniche”（仿生微載體擴增人巨核偏向造血干細胞）的研究論文。此研究建立了基于仿生微環境載體的人巨核偏向造血干細胞（Mk-biased HSC）的體外擴增體系，解析了該亞群的免疫表型，為造血干細胞體外擴增和異質性研究提出了新的觀點。
該研究制作了在剛性、孔徑、材料等方面模仿骨髓微環境的仿生微載體，將之添加到細胞培養體系中，發現該體系能以多種來源細胞為原料，擴增較原始的造血干細胞（HSC）亞群。通過極限稀釋移植實驗得出，微載體將功能性造血干細胞擴增了5.01倍。在生物反應器內應用該擴增策略后，實現了臍帶血單核細胞（UCB MNC）為起始細胞的HSC體外規模化擴增，功能性干細胞擴增達7.39倍。
該研究發現具有重建Mk的HSC是功能性HSC中更小的一個細胞亞群，提示了人Mk-biased HSC的存在。傳統培養條件下Mk-biased HSC容易喪失，而Microniche將Mk-biased HSC擴增了3.36倍。經過單細胞測序分析，發現Microniche培養后的特有細胞亞群的特征性基因為SELL（CD62L）和PROM1（CD133）。流式分析和移植實驗也證實了Microniche存在CD34+CD38-CD45RA-CD90+CD49flowCD62L-CD133+亞群負責Mk的重建，表明人Mk-biased HSC富集于該亞群中。
該研究發現細胞因子微環境的重塑和合理仿生提供的物理支持對于擴增人HSC十分關鍵。Microniche的產物細胞中細胞因子-細胞因子受體通路被激活，單細胞測序顯示體系的產物細胞中存在特有的CD4陽性細胞亞群，該亞群通過細胞因子-細胞因子受體與其他亞群存在廣泛的細胞間交流。不同剛性、孔徑和材料的多種載體對比顯示，只有合理仿生了骨髓細胞龕時才能夠擴增HSC，且原始HSC和Mk-biased HSC更多的定位于Microniche內部，表明HSC和Mk-biased HSC擴增需要仿生細胞龕的物理支持。
該研究獲得國家重點研發計劃（2017YFA0104900、2016YFA0100600）、國家自然科學基金（92068204、81870083、81970105、82200126）、中國醫學科學院醫學與健康科技創新工程（2021-I2M-1-019）以及細胞生態海河實驗室創新基金（HH22KYZX0002、HH22KYZX0040）的支持。血液病醫院高瀛岱研究員、施均主任醫師、程濤教授和清華大學杜亞楠教授為通訊作者，血液病醫院李迎輝副研究員、博士生何媚、張文姍技師、博士生徐惠和北京華龕生物科技有限公司CEO劉偉博士為第一作者。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-37954-3
