我们认为造血干细胞(hematopoietic stem cells,HSC)大量体外扩增可能是解决HSC来源短缺这一困难的最直接而有效的办法。HSC的扩增依赖于骨髓造血微环境(Niche)中的细胞和分子成分的调节。在体外培养体系中,由于脱离了Niche信号的保护,HSC大多因自我更新能力的减弱而耗竭。因此,筛选并鉴定出骨髓造血微环境中参与HSC自我更新调控的细胞和分子,然后利用这些知识在体外模拟骨髓造血微环境(添加保护性因子和去除不良刺激),可能是构建HSC体外扩增体系的最佳策略。本课题采用两种活跃型骨髓造血微环境模型,即5-FU诱导的小鼠骨髓和发育过程中新生小鼠骨髓。选取正常成年小鼠骨髓作为了正常稳定型骨髓对照。通过比较活跃型骨髓和正常稳定型骨髓中几种代表性的Niche细胞和基因的表达差异,试图筛选出我们感兴趣的具有促进HSC自我更新和扩增的Niche细胞和基因,然后希望利用这些知识优化体外HSC扩增的培养体系。为了研究小鼠造血重建过程中骨髓造血支持细胞的动态变化,我们采用流式细胞仪分析小鼠骨髓CD45-T119-非造血细胞。结果在5-FU处理的实验组中以及小鼠发育实验组中均可以检测到与HSC扩增相伴随的Niche细胞的动态变化。例如CD45-Ter119-CD140a+基质细胞和CD45-Ter119-CD31high血管内皮细胞在5-FU处理后的早期即发生变化,到第2天数目达到最高。此外发现这种细胞在发育早期小鼠的骨髓中含量较高,直到出生2周后含量开始降低并在成年后维持较低水平。提示,这两种细胞可能参与调节HSC的增殖和分化。进一步验证5-FU药物处理后小鼠造血重建过程中骨髓Niche细胞祖细胞的动态变化,我们采用了CFU-F克隆形成实验和M3434克隆形成实验。实验结果表示CD45-Ter119-CD140+骨髓基质细胞具有间充质干细胞的特性,能够形成成纤维集落。为了研究小鼠造血重建过程中骨髓基质细胞中基因表达谱的动态变化,我们分离出小鼠骨髓非造血细胞后进行转录组测序,高通量RNA测序到5066个上调或下调的不同动态表达的基因,数据量极为庞大。通过和信息学专家共同分析,我们鉴定出了与HSC增殖和自我更新相伴随的许多分泌型和膜蛋白基因的变化。我们目前正在对部分这些基因进行功能验证。