每天，我们的骨髓会默默生产2×10¹¹个血细胞，它们全部来源于一个叫造血干细胞（HSC）的“母体”。  
但 HSC 并不孤单，它身边簇拥着造血干/祖细胞群（HSPCs），它们像不同阶段的学生：有的已经决定成为红细胞、有的还在犹豫要不要当淋巴细胞。过去我们只知道这群细胞“很杂”，却说不清，只知道，用传统流式细胞术标记 CD34、CD38、CD45RA 等表面分子，我们只能把纯度提到10%（Notta et al., Science 2011）。也就是说，10 个“号称”HSC 的细胞里，只有 1 个真能长期造血。

我们也不知道造血系统随着年龄发生了什么？老年人贫血、免疫力下降，是不是因为 HSC 变懒了？还是分化路径走歪了？此前的小鼠研究提示“HSC 数量随年龄增加”，但人类的证据寥寥。

还有，从多能 HSC 到定向祖细胞，第一步到底是走向巨核-红系（将来变血小板/红细胞），还是走向淋巴-髓系？时间点、基因网络、表面标记，全部缺一张高清路线图。

于是，来自德国、瑞典、西班牙的 4 家中心决定联手，用 单细胞蛋白-转录组测序 给 15 位健康人的 62,277 个 CD34⁺ 骨髓细胞拍“高清证件照”，年龄跨度从 22 岁到 84 岁。

样本来源
- 骨髓：5 位年轻人（22±1 岁）、6 位中年（60±3 岁）、4 位老人（75±3 岁）。  
- 动员外周血：33 位供者，用于后续功能实验。   

流式细胞术分选
目的：富集最原始的 HSPC  
- 裂红：用 Lymphoprep 密度梯度离心获得单个核细胞。  
- 标记抗体组合（冰上 45 min）  

• 谱系排除：biotin-CD2/CD3/CD14/CD16/CD19/CD56/CD235a + Streptavidin-PE-Dazzle  
• 核心标记：CD34-APC、CD38-APC-H7、CD45RA-BV570、CD90-PerCP-Cy5.5、CD273-BV711  
• 死活染料：Fixable Viability Dye EF506  
  

- 设门策略（：  

• FSC/SSC 去碎片 → 2. FSC-A/FSC-W 去粘连体 → 3. Live/Dead 去死细胞 → 4. Lin⁻ 去成熟细胞 → 5. CD34⁺ → 6. CD38⁻CD45RA⁻ → 7. CD90⁺CD49f⁺（最原始 HSC）→ 8. CD273 高低分选。  
  

- 仪器：BD FACSAria III；喷嘴 100 μm；鞘液压力 20 psi；分选模式“Single Cell”保证纯度 >99%。

单细胞捕获与测序
- 平台：BD Rhapsody nanowell，每孔 1 个细胞 + 1 个磁珠。  
- 多组学设计：  

• mRNA：596 个靶向基因（含 HSC 经典基因 HLF、CRHBP、DLK1；白血病干细胞 17 基因 LSC17；衰老/克隆造血突变基因 DNMT3A、TET2 等）。  
• 表面蛋白：46 种 oligo-tag 抗体（AbSeq），覆盖 CD90、CD38、CD45RA、CD273 等。  
  

- 测序深度：mRNA 1–1.7 万 reads/细胞；AbSeq 200–500 reads/细胞；饱和度 >91%。


科学家看见了什么？
一张24个簇的“地形图”
- UMAP 聚类：62277 个细胞分出 24 个簇。  
- 最原始端：HSC/MPP 簇高表达 HLF、HOPX、CRHBP，蛋白层面 CD90⁺CD34⁺CD38⁻CD45RA⁻。  
- 最早分叉：从多能 MPP 分出 巨核-红系祖细胞（MEP），随后才是淋巴、髓系。这与小鼠模型一致，但人类数据尚属首次高清呈现。



HSC也分两群，HSC-1 vs HSC-2
- 再聚类 21395 个最原始细胞，得到 HSC-1（4982 细胞） 和 HSC-2。  
- 差异基因：  

• HSC-1 高表达 CRHBP、DLK1、ADGRG6、MPL（维持静息）。  
• HSC-2 高表达 CDK6、MYC（G0→G1 入口）。  
  

- 年龄效应：HLF、CRHBP 等干性基因在老年人 HSC-1 中反而上调，分化步伐变慢。



CD273/PD-L2——意外发现的免疫刹车
- 表面蛋白筛选：在 46 个 AbSeq 指标里，CD273（PD-L2） 是唯一在 HSC-1 显著高于 HSC-2 的新标记。  
- 功能验证：  

• 静息：CD273 high 细胞分裂时间比 CD273 low 长 50%（视频显微追踪 35 个单细胞）。  
• 干性：CD273 high 细胞 7 天后仍保持 2 倍更多的 CD34⁺CD90⁺ 表型。  
• 体外 CFU：二者克隆形成能力无差异，说明 CD273 标记的是 功能更稳 而非更“强”的 HSC。  
  

- 免疫调节：  

• 混合淋巴细胞反应（MLR）里，HSPC 通过 CD273-PD-1 轴 抑制 CD8⁺ T 细胞增殖。  
• 中和 PD-L2 后，T 细胞 IFN-γ、TNF-α、IL-17A 均升高，Treg 比例下降。  
• 这意味着骨髓微环境里，HSC 不仅造血，还兼职“免疫交警”。
  

年龄如何改写路线图？
- Slingshot 轨迹分析：  

• 年轻人：细胞迅速流向四大谱系，密度高峰在分化末端。  
• 老年人：细胞堵在 HSC-1 起始端，淋巴系尤其缺货（与临床老年低淋巴细胞血症吻合）。  
  

- 数据量化：老年组 HSC-1 占比 31%→45%，而年轻组仅 18%，提示 “造血干细胞池”随年龄增多但效率下降。




故事之外的思考
这项研究像一次精心策划的“人口普查”，把人类一生中 60 000 多个“血液种子”逐一登记、拍照、问话。  
它告诉我们：免疫衰老不是简单的数量减少，而是一场“分化交通大堵塞”。  
而 CD273/PD-L2 的发现，则像给堵塞的路口找到了一位意想不到的交警——原来干细胞也会用免疫语言，悄悄维持自己的宁静与长寿。

也许，下一次当医生在骨髓移植前挑选最健康的干细胞时，他们会多瞄一眼细胞表面的 CD273，就像挑西瓜敲一敲听声音一样自然。 科学的浪漫，往往就藏在这些看似琐碎的细节里。

1. 参考文献：Komic, H., Schmachtel, T., Simoes, C. et al. Continuous map of early hematopoietic stem cell differentiation across human lifetime. Nat Commun 16, 2287 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-57096-y

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