MYCT1 controls environmental sensing in human haematopoietic stem cells
造血干细胞（HSCs）在自我更新与移植过程中，受到环境信号的精细调控。然而，这些关键过程的具体机制尚未完全明晰，且在体外培养中可靠地扩增功能性 HSCs 一直是极具挑战性的难题。2024 年 6 月 5 日，《Nature》杂志发表的研究成果 “MYCT1 controls environmental sensing in human haematopoietic stem cells” 揭示了重大发现：MYC 靶标 1（MYCT1，亦称 MTLC）是调节人类造血干细胞的关键因子，它通过调控内吞作用和环境感知来维系 HSCs 的干性。MYCT1 在未分化的人类造血干细胞及祖细胞（HSPCs）和内皮细胞中呈现选择性表达，但在 HSCs 培养过程中却显著下调。通过慢病毒介导的 MYCT1 敲低实验表明，MYCT1 的缺失会严重阻碍人类胎肝和脐带血（CB）HSPCs 的扩增以及移植能力，而恢复 MYCT1 表达则能显著改善培养的 CB HSPCs 的扩增和移植能力。单细胞 RNA 测序结果显示，MYCT1 能调控 HSCs 的干性程序以及低线粒体活性等关键细胞特性。
MYCT1 定位于 HSPCs 的内体膜，并且与囊泡运输调节因子和信号传导机制相互作用。MYCT1 的缺失会导致 HSPCs 内吞作用过度以及信号响应过度活跃，而恢复 MYCT1 表达则能有效平衡培养过程中引起的内吞作用和失调的信号传导。进一步的研究表明，通过筛选低内吞作用率的培养 CB HSPCs，可以识别出保留了 MYCT1 表达以及 MYCT1 调控的 HSCs 干性程序的细胞。该研究识别了由 MYCT1 调节的内吞作用和环境感知作为维持人类 HSCs 干性的必要机制，同时指出 MYCT1 的沉默是细胞培养过程中一个不可忽视的弱点，可能会对人类 HSCs 的扩增功能产生严重影响。
总体而言，HSCs 通过响应微环境信号，在生命过程中发挥着维持血液形成的关键作用，并且能够为患有血液恶性肿瘤和遗传性血液疾病的患者提供具有生命挽救意义的治疗手段。然而，HSC 移植的可及性受到诸多因素的限制，包括免疫兼容的骨髓供者难以寻找，以及脐带血中 HSC 数量偏低等。因此，优化细胞培养环境以实现人类 HSCs 的体外扩增，一直以来都是科研领域的重要目标。然而，将人类 HSCs 从其天然栖息地转移到培养环境，会导致转录组、表观基因组、信号传导、代谢、蛋白质稳态等多方面的广泛变化，从而严重影响 HSC 的功能。为了最大化体外培养中功能性人类 HSCs 的产量，迫切需要更深入地理解 HSC 自我更新和移植能力的调控过程，以及它们在培养中受损的根源。该研究揭示了 MYCT1 作为调控 HSCs 内吞作用和环境感知的关键因子，对于维持人类 HSCs 的干性具有极为重要的意义。
造血干细胞特性及研究背景
造血干细胞（HSCs）作为一种具备自我更新能力且能够分化为各类血细胞的多能干细胞，在维持人体终身血液生成与免疫功能方面发挥着极为关键的作用。其显著特性之一便是能够响应微环境信号，精准地在自我更新与分化之间达成平衡。然而，这一特性在体外培养条件下往往遭受严重破坏，致使 HSCs 功能大幅衰退。因此，优化 HSCs 的体外培养条件，以实现其数量的扩增并保持其功能，一直是干细胞研究领域的热点课题。
研究目的与方法
本研究的核心目标是识别并验证对人类造血干细胞（HSCs）具有重要调控作用的基因，尤其是那些在体外培养过程中能够维持 HSCs 自我更新和干性的关键因子。研究团队运用 RNA 测序以及单细胞 RNA 测序等前沿技术手段，成功发现 MYC 靶标 1（MYCT1，亦称为 MTLC）在 HSCs 中扮演着极为重要的调控角色。
研究团队对人类发育以及出生后不同阶段的造血组织进行了 RNA 测序，深入分析这些组织中 HSCs 特异性基因的表达状况。研究结果显示，MYCT1 在未分化的造血干细胞和祖细胞（HSPCs）以及内皮细胞中呈现选择性表达，但在 HSCs 体外培养过程中，其表达水平显著下调。
为了进一步深入探究 MYCT1 的功能，研究人员针对敲低（knockdown, KD）或过表达（overexpression, OE）MYCT1 的人类脐带血（CB）HSPCs 开展了单细胞 RNA 测序。研究结果表明，MYCT1 在调控 HSCs 干性程序以及低线粒体活性方面发挥着至关重要的作用。
研究团队借助慢病毒介导的方式对 MYCT1 进行敲低或恢复表达，并细致观察其对人类胎肝和脐带血 HSPCs 扩增以及移植能力所产生的影响。研究结果显示，敲低 MYCT1 显著抑制了 HSPCs 的扩增和移植能力，而恢复 MYCT1 表达则显著提升了这些功能。
MYCT1 在 HSPCs 中的表达与功能
RNA 测序结果显示，MYCT1 在未分化的 HSPCs 中呈现高表达状态，但在体外培养过程中，其表达水平显著下降。进一步的实验研究表明，MYCT1 定位于 HSPCs 的内体膜，并且与囊泡运输调节因子以及信号传导机制存在着相互作用。敲低 MYCT1 导致 HSPCs 内吞作用过度以及信号响应过度活跃，而恢复 MYCT1 表达则能够有效平衡因培养而引起的内吞作用和失调的信号传导。
MYCT1 对 HSPCs 扩增和移植能力的影响
研究结果明确显示，通过敲低 MYCT1，人类胎肝和脐带血 HSPCs 的扩增以及移植能力受到显著抑制，其发展和功能受到明显限制。相反，当恢复 MYCT1 的表达时，这些细胞的扩增和移植能力得到显著提升，其功能得以有效恢复和增强。在小鼠模型中开展的移植实验进一步验证了这一结论。经过 MYCT1 表达恢复处理的 HSPCs 在移植后展现出更为卓越的多系血液重建能力，能够更有效地促进多种血细胞系的生成和恢复，充分证明了 MYCT1 对 HSPCs 功能的关键调控作用，其在维持 HSPCs 正常生物学功能以及保障移植治疗效果方面具有不可替代的重要性。
MYCT1 对 HSCs 干性程序的调控
单细胞 RNA 测序结果揭示了 MYCT1 在调控 HSCs 干性程序以及低线粒体活性方面发挥着极为关键的作用。当 MYCT1 缺失时，HSCs 干性标志基因，例如 MLLT3、HIF1A、MEIS1 等，其表达水平显著下降，这直接导致 HSCs 的干性特征受损，细胞的自我更新和分化潜能受到严重影响。而通过过表达 MYCT1，则能够有效恢复这些关键基因的表达，使 HSCs 的干性特征得以重新确立和维持，其生物学功能得到修复和强化。
此外，MYCT1 缺失还会引发线粒体活性以及氧化磷酸化（OXPHOS）相关基因的过度表达。这种异常的基因表达模式与 HSCs 功能的下降密切相关，表明 MYCT1 在调控 HSCs 内部代谢平衡以及能量代谢途径方面同样具有重要作用。正常情况下，MYCT1 通过精细调控相关基因的表达，维持 HSCs 低线粒体活性的干性状态，确保细胞在自我更新和分化过程中具备适宜的能量代谢水平。一旦 MYCT1 功能缺失，这种平衡被打破，细胞的代谢状态发生紊乱，进而导致 HSCs 功能受损，无法正常发挥其在血液生成和免疫功能维持中的关键作用。
MYCT1对内吞作用
本研究深入探讨了MYCT1在调控造血干细胞及祖细胞（HSPCs）内吞作用中的关键作用。实验结果表明，MYCT1特异性地定位于HSPCs的内体膜，并与参与内吞过程的蛋白质形成相互作用。进一步的研究发现，对MYCT1进行敲低处理会导致HSPCs内吞作用的过度活化，而通过过表达MYCT1则能够有效抑制这种过度内吞现象。特别是在体外培养环境中，恢复MYCT1的正常表达水平对于抑制HSPCs的过度内吞行为至关重要，这不仅有助于维持细胞内吞作用的平衡，同时也是保持HSPCs干性的关键因素。因此，MYCT1在调控HSPCs内吞作用及保障其干性方面发挥着至关重要的调节作用。
本项研究的重要发现在于揭示了MYCT1作为调控人类造血干细胞（HSCs）内吞作用和环境感知的关键因子，这对于维持HSCs的干性状态具有举足轻重的意义。研究团队通过精确识别并验证MYCT1的功能，为改善HSCs的体外培养条件提供了创新的视角和策略。这一突破不仅有助于提升HSCs的体外扩增效率，而且为HSCs的临床应用开辟了新的潜在靶点，有望缓解HSCs移植过程中供体短缺的困境。
总体而言，该研究通过一系列系统的RNA测序和单细胞RNA测序分析，成功识别并验证了MYCT1在调控人类造血干细胞中发挥的关键作用。MYCT1通过精细调控内吞作用和环境感知，保持HSCs的干性，并在HSCs的体外培养及移植过程中扮演着至关重要的角色。未来研究将进一步深入探讨MYCT1的上游调控因子及其在其他模型系统中的作用机制，以期为HSCs的临床应用提供更加全面的理论基础和技术支持。
通过本研究的详尽分析，不仅阐明了HSCs在环境感知和内吞作用中的复杂调控机制，而且为优化HSCs的体外培养条件提供了新的策略。此项发现有望推进HSCs在临床治疗上的应用，解决HSCs移植中现存的挑战，为众多患者带来更为广阔的治疗前景和希望。
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