巨核细胞在器官和发育阶段的多样性促使人们重新评估其分布和功能。
2026年5月11日,中国医学科学院周家喜、王洪涛及刘翠翠共同通讯在Developmental Cell在线发表题为A machine learning-based megakaryocyte identification system uncovers resident organs, markers, and functional diversity的研究论文。该研究系统绘制了小鼠和人类巨核细胞的多器官图谱,开发的MKIDS为稀有细胞识别提供了范例。
巨核细胞在胚胎大脑中支持神经发育的发现,拓展了人们对巨核细胞生物学功能的认识——它们不仅是“血小板工厂”,还可能作为局部微环境的调控者参与器官发育。跨器官整合分析揭示的血小板生成亚群发育转变,也为理解不同发育阶段的血小板生成调控提供了新视角。
巨核细胞于19世纪中后期在骨髓中被发现,传统上被认为是罕见的、大型的、多倍体血细胞(倍性水平可达64N或128N),其通过产生血小板来维持稳态。这些细胞表达经典的标志分子,如CD41/CD61、CD42和PF4。除成年骨髓外,巨核细胞还存在于不同发育阶段的多个器官中,包括卵黄囊、胎肝、外周血、脾脏、肺脏等。值得注意的是,巨核细胞表现出器官和发育阶段特异性的形态差异。
在胚胎发生过程中,胎肝巨核细胞体积和倍性增加并发育出成熟的分界膜系统,而卵黄囊巨核细胞仍保持较小的体积和较低的倍性。相比之下,成年肺脏巨核细胞与骨髓巨核细胞相比,表现出不成熟和非典型的形态。
这些观察结果表明,巨核细胞的多样性比以往认识的更为广泛,并提出了关键问题:是否存在额外的标志物或以前未被认识的巨核细胞驻留器官,以及巨核细胞在发育过程中如何演变。
机理模式图(图源自Developmental Cell)
研究人员通过整合跨多个器官和发育阶段的单细胞转录组数据,鉴定出此前未被报道的巨核细胞和血小板标志物,其中包括Tnik—一个巨核细胞功能和血小板生成的关键调控因子。利用这些新鉴定的标志物与已有标志物,开发了一个基于机器学习的巨核细胞鉴定系统,该系统能够在小鼠和人类的大脑、心脏和胎盘中检测巨核细胞。
功能研究表明,脑驻留巨核细胞对神经发育至关重要,这凸显了巨核细胞在调控组织发育和功能中的器官特异性作用。通过整合跨器官和发育阶段的巨核细胞转录组数据并进行功能验证,揭示了血小板生成从线粒体低含量亚群向线粒体高含量亚群的发育性转变。该研究为巨核细胞系统提供了一个变革性的视角,凸显了其细胞多样性、功能复杂性和发育动态。
参考消息:https://www.cell.com/developmental-cell/fulltext/S1534-5807(26)00152-8