红细胞将氧气从肺部输送到其他所有器官，而造血干细胞每天必须生成约2000亿个新的红细胞以保持氧气的流动。多年来，科学家们一直认为血液生成主要发生在骨髓中。但现在，加州大学旧金山分校（UCSF）的研究人员发现，这一过程也在肺部进行。
他们在人类肺组织中发现了造血干细胞（HSCs），这些干细胞可以生成红细胞以及产生血小板的巨核细胞。这项研究结果于2月27日发表在《血液》杂志上。
这项工作得到了美国国立卫生研究院（NIH）下属的国家心脏、肺和血液研究所（NHLBI）的支持，研究表明肺部可能成为挽救生命的干细胞移植的一个重要来源。
“几十年来，骨髓移植一直是治疗白血病等癌症的关键手段。肺部造血干细胞可能会成为这些宝贵干细胞的第二个重要储存库。”UCSF医学院和实验室医学教授、该论文的资深作者Mark Looney博士说。
从小鼠到人类
2017年，UCSF团队在小鼠肺部发现了制造小鼠一半血小板的细胞。他们还在小鼠肺部发现了可以生成所有血液成分的干细胞，包括红细胞、巨核细胞和几种免疫细胞。
Looney的研究小组希望证明这一现象也存在于人类中。因此，他们获取了捐赠的肺、骨髓和血液样本，并比较了每种组织中的发现。
通过筛选高尔夫球大小体积的肺组织，科学家们在肺部发现了与骨髓中已知的HSCs非常相似的干细胞。令人惊讶的是，肺部和骨髓中的HSCs数量相当。
“肺部的HSCs并不是偶然出现的——它们在肺部是一个可靠的组成部分，”Looney实验室的博士后学者、该论文的第一作者Catharina Conrad博士说。“但我们仍需证明它们确实能够生成血液。”
因此，科学家们诱导肺部和骨髓中的HSCs在培养皿中成熟，并发现肺部HSCs的生产力与骨髓HSCs相当。
“两种类型的HSCs在我们的黄金标准干细胞实验中都表现出色，但肺部HSCs生成的红细胞和巨核细胞更多，而骨髓HSCs则倾向于生成更多的免疫细胞，”Looney说。
人类肺部HSCs还可以恢复HSC缺乏的小鼠的骨髓。这一发现证实了Looney早先的发现，即小鼠肺部和骨髓在生成血液方面相互补充，甚至可以发送干细胞来恢复彼此。
“我们认为这些HSCs可能是某个特定器官中的造血储备库，在这种情况下是肺部，当身体需要更多的任何血液成分时，无论是血小板、红细胞还是免疫细胞，这个储备库就会被激活，”Looney说。
认识新的肺部HSCs
为了证明肺部HSCs确实驻留在肺部，而不是从骨髓逃逸出来的，Conrad和Looney在人类肺组织样本中寻找这些HSCs。
他们在血管之间的位置发现了这些HSCs，其排列方式类似于骨髓中的情况。
“它们似乎真的生活在那里，而不是仅仅路过，”Conrad说。
最后，研究小组分析了常规骨髓移植的输出情况，今天的骨髓移植通常从供体抽取血液，然后筛选干细胞。
令人惊讶的是，近五分之一的用于骨髓移植的干细胞携带了肺部HSCs的特征——这表明所谓的“骨髓移植”中的细胞并不完全来自骨髓。
关于肺部HSCs还有很多需要了解的地方。不同的HSCs池是否可以在医学治疗中发挥不同的作用？为什么肺部本身需要生成血液？
“肺部对血液循环至关重要，因此将肺部HSCs视为红细胞和血小板生产的紧急储备库是非常诱人的，”Looney说。“现在我们知道它们存在，为常用的血液疾病治疗方法——造血干细胞移植——开辟了许多新的机会。”
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