本研究针对TET2缺失导致造血干细胞（HSC）自我更新异常但具体分子机制不清的问题，研究人员采用低细胞输入量的蛋白质组学技术，结合表观基因组和转录组分析，对Tet2-/-HSC进行了多组学表征。研究发现细胞外基质（ECM）相互作用在TET2缺失后显著失调，并首次揭示血管性血友病因子（vWF）能特异性抑制Tet2突变HSC的体外扩增和体内骨髓植入能力，为理解克隆性造血和白血病前期HSC扩增的微环境调控提供了新视角。
在血液系统的深处，造血干细胞（Hematopoietic Stem Cell, HSC）如同生命的源泉，终生维持着血细胞的生成。然而，这个精密系统有时会出现“故障”，某些HSC会获得基因突变，从而获得生长优势，不断扩增克隆，最终可能发展为血癌。TET2（Ten-Eleven Translocation 2）基因的缺失性突变（Loss-of-Function Mutation）正是这样一个常见的“始作俑者”，它通过增强HSC的自我更新能力，驱动克隆性造血和髓系恶性肿瘤的发生。多年来，科学家们主要通过基因组和转录组测序来描绘TET2缺失后的细胞变化图谱，但一个关键的维度——蛋白质组——却因技术限制而长期缺失。蛋白质是生命活动的直接执行者，其丰度与mRNA水平往往并不一致，尤其是在疾病等非稳态条件下。因此，破译TET2缺失HSC的蛋白质组密码，对于揭示其恶性转化的完整分子蓝图至关重要。
由Maria Jassinskaja和Daniel Bode共同领导的研究团队在《Cell Reports》上发表了一项开创性研究。他们成功开发并优化了一种适用于极低细胞输入量的蛋白质组学分析技术，首次对少量原代Tet2缺失的造血干/祖细胞进行了深度的全局蛋白质组分析。这项研究不仅提供了TET2缺失HSC的多组学分子图谱，更重要的是，它发现了一个此前被转录组分析所忽略的关键生物学过程——细胞外基质的失调，并鉴定出血管性血友病因子是Tet2突变HSC扩增的负调控因子。
为开展研究，研究人员主要应用了以下几项关键技术：首先，建立了高效的基于质谱的低输入量蛋白质组学工作流程，可从1-3万个原代HSC中定量超过3500种蛋白质；其次，对Tet2
和野生型小鼠的HSC进行了单细胞ATAC测序和单细胞RNA测序，以分析表观遗传和转录组变化；再者，利用功能化的STEMBOND水凝胶模拟骨髓微环境，研究特定ECM分子对HSC命运的影响；最后，通过流式细胞术、免疫荧星空体育官方入口 星空体育官网光和体外移植实验对蛋白质组学发现进行功能验证。研究所用小鼠模型为Tet2基因敲除模型，HSC来源于该模型及野生型对照小鼠。
Integrative single-cell ATAC-seq and RNA-seq analysis of TET2-deficient HSCs
研究人员首先在单细胞水平上分析了TET2缺失对HSC的表观基因组和转录组的影响。通过单细胞ATAC测序，他们发现Tet2
HSC相比野生型有更多的基因组区域变得更容易接近，即染色质可及性增加。转录因子结合基序富集分析揭示了与自我更新相关的因子如Smarcc1、Runx3和Bach1等的基序在突变细胞中更易接近。单细胞RNA测序则鉴定出54个差异表达基因，其中18个上调，36个下调。通过整合两种单细胞数据，研究人员构建了一个转录因子调控网络，发现了Gata2、Gata3、Fli1和Runx1等已知HSC调控因子可能参与调节TET2缺失后的HSC命运。这些发现与既往认知一致，但未能完全解释自我更新显著增强的表型。
Optimization of a low-input proteomic workflow
为了揭示转录组之后的变化，研究团队面临着一个巨大挑战：原代HSC数量稀少，难以星空体育官方入口 星空体育官网进行常规的蛋白质组学分析。他们通过精心优化，建立了一种高效的低输入量蛋白质组学工作流程。该流程采用肽段水平的等重标记技术结合高分辨率的离线分馏策略，最终能够从仅1万个细胞中稳健地定量超过3500种蛋白质。特别值得注意的是，在蛋白质组数据中独特检测到的33种蛋白质里，有24%与细胞外基质组织相关，这提示ECM成分在蛋白质层面可能比转录层面更容易被捕获，为后续发现埋下了伏笔。
Global proteomics identifies distinct molecular changes in Tet2-HSPCs not captured by transcriptomics
祖细胞进行了蛋白质组分析。主成分分析显示，蛋白质组数据能根据遗传背景（Tet2缺失与否）清晰区分细胞群体，而转录组数据的分离则主要由细胞类型驱动而非突变状态。这表明在TET2缺失背景下，蛋白质组和转录组受到不同层次的调控。差异蛋白分析发现，在Tet2
HSC中，与“运动蛋白”和“ECM-受体相互作用”等相关的通路显著富集。令人惊讶的是，蛋白质组与转录组数据在特定差异表达分子上的重叠度很低，进一步证实了在HSC中存在显著的转录后调控。
ECM interactions regulate self-renewal of Tet2-/- HSCs
通路富集分析明确指出，细胞外基质组织和肌动球蛋白马达相关通路在TET2缺失的HSC中发生显著改变。对ECM蛋白的深入分析揭示，它们在具有不同自我更新潜能的HSC富集群体中呈现 distinct 的表达模式。蛋白质相互作用网络显示，在Tet2
和野生型HSC中富集的ECM蛋白位于网络的不同区域。研究人员特别关注了在巨核细胞生成中起关键作用的ECM蛋白，如ITGA2B/CD41、ITGB3/CD61和血管性血友病因子。实验证实，Tet2
细胞中表达vWF和CD41的比例显著降低，表明突变HSC池中巨核细胞偏向的HSC亚群减少。
功能实验是验证发现的关键。当研究人员在传统组织培养板中使用vWF培养HSC时，vWF对原始造血干/祖细胞的扩增没有影响，但部分挽救了Tet2
HSC产生巨核细胞的缺陷。为了更贴近体内骨髓微环境，他们使用了可功能化的STEMBOND水凝胶，将vWF或透明质酸锚定在凝胶表面进行培养。结果非常显著：在模拟生理微环境的水凝胶体系中，vWF特异性且显著地抑制了Tet2
LSK HSC的比例，而野生型HSC则不受影响。更重要的是，移植实验表明，暴露于水凝胶锚定vWF的Tet2
HSC其骨髓植入能力受损。这些数据强有力地证明，特定的ECM成分能够调控突变HSC的分化和自我更新能力。
本研究通过创新的低输入量蛋白质组学方法，突破了长期以来对HSC进行分子表征的技术瓶颈，揭示了在TET2缺失的HSC中，蛋白质组层面发生了不同于转录组的深刻变化，其中ECM相互作用的失调尤为突出。研究不仅提供了迄今为止最全面的TET2缺失HSC多组学图谱，更重要的是发现并功能验证了vWF作为TET2突变HSC自我更新的负调控因子。这一发现将研究视野从细胞内在的遗传和表观遗传调控，扩展到了细胞与微环境的相互作用，提示物理和机械信号可能是驱动克隆扩张的细胞外因素。
其重要意义在于：首先，在基础研究层面，它强调了超越转录组学分析对于全面理解疾病驱动细胞生物学的重要性，尤其是在干细胞自我更新和白血病发生过程中。其次，在机制层面，它首次将ECM分子与TET2介导的HSC命运调控联系起来，为理解克隆选择提供了新的框架。最后，在转化医学层面，该研究指出了整合素和细胞因子信号等通路作为潜在的干预靶点，而功能化水凝胶等新工具则为在接近生理的条件下研究HSC竞争、筛选调控药物提供了平台。一个引人入胜的设想是，随着年龄增长，骨髓ECM组成的改变是否会影响克隆性造血的发生发展？这为未来研究衰老与血液疾病的关系开辟了新的思路。尽管本研究在中年、完全缺失TET2的小鼠中进行，未来在老年、杂合突变等更接近临床情境下的研究，将有助于更完整地揭示TET2缺失驱动病理的全貌。总之，这项工作为我们理解血癌起源的“土壤”（微环境）如何影响“种子”（突变干细胞）的生长提供了全新的视角。