人類的造血細胞為什麼長在骨髓裡？

人類和其他哺乳動物的造血幹細胞位於骨骼之中，而魚類的造血幹細胞位於腎臟。20世紀70年代末，生物學家首次發現了血液發育的特定部位——“造血幹細胞龕”。此後，科學家們想知道為什麼不同生物的造血部位如此不同。

40年後的今天，他們終於發現了一條有價值的線索：哺乳動物進化出幹細胞龕的目的是保護造血幹細胞免受紫外線傷害。

這項由哈佛幹細胞和再生生物學系、波士頓兒童醫院幹細胞專案和哈佛幹細胞研究所共同領導的研究成果發表在《Nature》。

這項研究的靈感來自科學家對斑馬魚的一次偶然觀察。“當我試圖在顯微鏡下觀察血幹細胞時，腎臟上方的黑色素細胞擋住了我的視線，”Friedrich Kapp博士說。黑色素細胞（melanocytes）是生產黑色素的細胞。

“腎臟上方的黑色素細胞的形狀使我聯想到了遮陽傘，所以我想，它們能為造血幹細胞提供紫外線防護嗎？”Kapp說。

於是，Kapp把正常的斑馬魚和缺乏黑色素細胞的突變斑馬魚暴露在紫外線下，的確，突變斑馬魚體內的造血幹細胞數量減少了。

此外，上下顛倒照射正常斑馬魚，它們也會因此損失造血幹細胞。這證實，傘狀黑色素細胞物理遮蔽了紫外線對腎臟的侵害。

從水生到陸地

發現黑色素細胞是用來保護造血幹細胞免受紫外線輻射之後，研究人員搜尋了整個生命進化樹，發現黑色素細胞包圍造血幹細胞龕生長這種現象已經存在很長世間了，大約能追溯到5億年前，那時魚類與其他脊椎動物在進化樹上開始分離。

研究人員還選用了一種毒箭蛙來研究當代的兩棲動物。蝌蚪長出腿時，造血幹細胞開始從被黑色素細胞覆蓋的腎臟轉移到骨髓。他們注意到，青蛙所有發育階段，造血幹細胞都嚴格避免接受紫外線照射。

“我們現在有證據認為陽光是造血幹細胞龕進化的驅動力，”文章通訊作者Leonard Zon教授說。

Zon課題組將繼續透過定義黑色素細胞和造血幹細胞之間互作生物訊號通路來研究造血幹細胞龕。“為移植造血幹細胞在體內找到一個安全的新家非常重要，作為血液學家和腫瘤學家，我治療過很多血液疾病和癌症患者，”Zon說。“越透徹地瞭解細胞龕，我們就能讓造血幹細胞移植更安全。”