摘要：2024年12月7日至10日，第66届美国血液学会（ASH）年会在美国圣迭戈隆重召开，全球血液学专家学者齐聚一堂，共同对血液领域最新研究进展进行深入探讨与交流。在本次ASH盛会上，浙江大学医学院附属第一医院骨髓移植中心、基础医学院钱鹏旭研究员分享了其团队在造血
编者按：2024年12月7日至10日，第66届美国血液学会（ASH）年会在美国圣迭戈隆重召开，全球血液学专家学者齐聚一堂，共同对血液领域最新研究进展进行深入探讨与交流。在本次ASH盛会上，浙江大学医学院附属第一医院骨髓移植中心、基础医学院钱鹏旭研究员分享了其团队在造血干细胞领域的最新研究成果（O438），不仅深化了我们对造血干细胞稳态调控机制的理解，还为改善造血干细胞移植成功率及白血病治疗提供了新的思路与可能。《血液时讯》特邀钱鹏旭研究员进行深度解读，以飨读者。
研究内容
SNORD113-114簇通过调控翻译机制维持造血干细胞自我更新
O438 SNORD113-114 Cluster Maintains Hematopoietic Stem Cell Self-Renewal Via Orchestrating the Translation Machinery
造血干细胞（HSCs）具有自我更新和分化的能力，以补充血细胞库，这需要较低但精细调节的蛋白质合成速率。然而，HSCs的翻译组景观以及翻译机制如何影响HSCs自我更新在很大程度上仍不清楚。本研究旨在系统地描绘造血细胞的翻译组，并鉴定出细胞类型特异性翻译的基因。
我们首先使用荧光激活细胞分选（FACS）技术分离出长期造血干细胞（LT-HSCs）、多能祖细胞（MPPs）、定向祖细胞（CLPs、CMPs、GMPs和MEPs）和成熟谱系细胞（髓系细胞、B细胞、T细胞和红细胞）。随后，我们进行了超低输入Ribo-seq（每样本160个细胞），并生成了所有造血细胞的翻译组指纹。无监督层次聚类生成了每种细胞类型的特征基因指纹，提示它们参与特定的细胞命运决定。此外，使用Hallmark通路进行的GO术语分析揭示了特定细胞类型中富集的特征通路。在HSCs中富集的通路与rRNA加工、细胞粘附、细胞周期、Wnt信号传导等有关。与MPPs相比，HSCs中翻译上调的基因（n=676）在包括小核仁RNA（snoRNA）结合、决定性造血和snoRNP复合物在内的通路中富集，表明snoRNAs在维持HSC稳态中起着关键作用。
沿着这一线索，我们系统地分析了造血干细胞和祖细胞、定向祖细胞和成熟谱系细胞中snoRNA的表达。我们发现，属于SNORD113-114簇的snoRNA主要在LT-HSCs中富集，并且其表达随着HSC分化而显著下降，暗示它们在HSC稳态中的关键作用。此外，该簇的母本敲除（Mat-KO）显著损害了HSCs在体内和体外的自我更新能力，而父本等位基因的丢失则未显示出明显表型。Mat-KO小鼠中HSCs的细胞周期特征显示，G0期细胞比例显著减少，G1期细胞比例增加，表明在没有SNORD113-114簇的情况下存在细胞周期失调。使用批量RNA-seq和单细胞RNA-seq进行的转录组分析也揭示了翻译机制和细胞周期调控的失调。此外，对WT/Mat-KO HSCs的翻译组分析揭示了富集于细胞周期、rRNA加工和核糖体生物合成途径的基因的失调。
从机制上讲，SNORD113-114簇的丢失导致rRNA多个位点的2'-O-甲基化下调，这已通过LC-MS和RiboMethSeq得到证实。rRNA加工也受到干扰，表现为46S和32S rRNA前体减少，34S rRNA前体异常积累，最终抑制了60S核糖体亚基的组装。因此，核糖体的翻译功能也受到了损害。翻译机制的失调在HSCs中诱发了核仁应激，这使p53从MDM2介导的蛋白酶体降解中解脱出来，并最终导致凋亡。最后，snoRNA的过表达或L-亮氨酸介导的翻译恢复挽救了Mat-KO HSCs中的缺陷。
综上所述，我们的研究为理解snoRNA介导的HSC稳态调控提供了新的视角。
ASH热时评
01
《肿瘤瞭望-血液时讯》：在本次大会上，您团队口头报告的一项研究，揭示了SNORD113-114簇在维持造血干细胞（HSCs）自我更新中的关键作用，可否请您介绍下该研究的亮点和主要发现？
钱鹏旭研究员：我们的研究主要包含以下三个创新点。首先，采用了极少量的细胞进行翻译组测序（Ribo-seq），并首次在造血干细胞中发现，尽管SNORD113-114簇整体翻译水平较低，但仍能翻译出多种重要蛋白质，特别是与糖酵解通路、非经典Wnt信号通路，以及与rRNA修饰和加工相关的信号通路密切相关。这一重要发现得益于我们首次将前沿技术应用于该研究领域。
其次，第二个创新点在于识别出在造血干细胞中存在一群特异的snoRNA，它们通过对rRNA的修饰作用，维持了造血干细胞极低的翻译水平，这对于造血干细胞稳态的调控至关重要。
最后，第三个亮点在于，通过一系列生化实验和机制研究，揭示了这些snoRNA通过特异性地调控核糖体蛋白质的翻译，进而控制了造血干细胞的一系列功能。此外，还通过一系列体外实验和动物实验，进一步验证了这些snoRNA在调控造血干细胞功能方面的重要作用。
02
《肿瘤瞭望-血液时讯》：基于这些发现，您认为未来的研究方向可能是什么？此外，这些研究成果是否有可能转化为潜在的临床应用，比如改善造血干细胞移植的成功率或治疗相关血液疾病？
钱鹏旭研究员：本研究对于造血干细胞移植和白血病领域均具有重要的启示意义。首先，我们发现了这类snoRNA能够维持造血干细胞的翻译水平，这对于造血干细胞移植而言至关重要。未来，通过检测供者来源的造血干细胞中这类snoRNA的表达水平，有望评估移植后是否具有更高的成功率，从而为临床决策提供有力依据，这一方向值得我们进一步深入研究。
其次，这类snoRNA在白血病中，包括急性髓性白血病和急性淋巴细胞白血病中，均呈现高度表达，因此它们有望成为白血病的潜在分子标志物或未来治疗的靶点。基于此，未来可以开发相应的小核酸药物，为白血病患者带来新的治疗选择和希望。
我们的研究在未来有着广阔的拓展空间。目前，我们已经发现了HSCs特异性的翻译基因，计划进一步深入探索这些基因背后潜在的共同调控机制。同时，我们也将着重关注snoRNA在造血干细胞中的调控因素，以期更全面地理解其生物学功能。
03
《肿瘤瞭望-血液时讯》：应如何将基础研究与临床实践紧密结合起来，从而更好造福患者？
钱鹏旭研究员：从造血干细胞移植领域来看，我们致力于将基础研究的发现与造血干细胞移植后的成功率构建内在联系。这一关联的确立尚需进一步依托临床队列数据进行严谨验证。若能进一步证实我们在动物实验中的发现，那么在未来，有望对供者的造血干细胞质量实施初步评估与筛选，这对于显著提升移植成功率无疑将产生积极影响。
另一方面，我们的研究对于白血病的诊断和治疗也具有一定的启示意义。我们发现特定的snoRNA在急性早幼粒白血病中特异性高表达。这一发现或许能为急性早幼粒白血病的治疗提供新型靶点。基于此，未来可尝试开发相关的小核酸药物，并开展临床前研究，以期为未来白血病的治疗提供新的可能。
钱鹏旭研究员
浙江大学医学院附属第一医院骨髓移植中心、基础医学院
浙江大学医学院研究员。国家高层次人才项目入选者 (2018)，国家优青项目入选者 (2022)，国家重点研发计划"干细胞及转化研究"青年项目首席科学家 (2018)，浙江省杰出青年基金获得者 (2019)。现任中国生理学会血液生理学分会委员，中国病理生理学会实验血液学专业委员会委员，中国细胞生物学学会干细胞专业分会委员，中国细胞生物学学会衰老细胞生物学分会委员，中国生物医学工程学会干细胞工程技术分会常务委员。主要研究方向为治疗性血细胞的功能调控机制及应用。近年来以通讯或第一（含共同）作者身份在Nature Cell Biology, Cell Stem Cell, Lancet Haematology, Cell Research, Blood等国际高水平杂志上共发表SCI论文60篇，总引用次数近3900次。曾获得美国血液学协会青年学者奖、国际干细胞学会年会旅行奖等个人荣誉。
来源：肿瘤瞭望
