Cell Stem Cell | 解析骨髓纤维化脾脏髓外造血与免疫微环境重塑

撰文 | 阿童木

骨髓纤维化（MF）是一类慢性骨髓增殖性肿瘤，可原发发生，也可由真性红细胞增多症或原发性血小板增多症进展而来。其核心病理特征包括异常巨核细胞增生、持续炎症、进行性骨髓纤维化以及脾脏等部位的髓外造血（EMH），约20%的患者最终 可进展 为急性髓系白血病。 大多数MF患者携带JAK2、CALR或MPL等驱动突变，这些突变均可导致JAK–STAT信号持续激活 ；其他表观遗传、剪接及转录调控相关突变则进一步影响疾病进展和预后【1】。目前获批的JAK抑制剂能够缓解全身症状并缩小脾脏，但通常难以根除恶性克隆或阻止疾病演进，异基因造血干细胞移植仍是唯一具有治愈潜力的治疗手段。

脾肿大是MF最典型的临床表现之一，其本质与恶性造血干/祖细胞（HSPC）从纤维化骨髓迁出并在脾脏重新建立造血密切相关【2】。正常成年脾脏并非主要造血器官，因此，MF细胞能够在其中长期定植和分化， 提示脾脏中可能形成了能够支持异常造血的局部微环境。解析MF HSPC如何适应脾脏微环境并维持EMH ，不仅有助于理解MF脾肿大的发生机制，也可能揭示新的疾病干预靶点。

近日，纽约大学 Iannis Aifantis 、 Rahul Satija 以及西奈山伊坎医学院 Ronald Hoffman 等合作，在 Cell Stem Cell 发表题为 Splenic extramedullary hematopoiesis in myelofibrosis is shaped by transcriptomic and epigenetic dysregulation 的研究文章。作者利用单细胞转录组、CITE-seq和单细胞染色质可及性测序分析了晚期MF患者脾脏，发现 MF脾脏中HSPC大量扩增并发生红系—巨核细胞分化偏移，同时伴随炎症转录和染色质程序增强以及T、NK和B细胞功能重塑，提示异常造血细胞与免疫微环境共同构成了一个炎症活跃但具有免疫耐受特征的脾脏造血生态位 。

研究人员分析了13例因治疗抵抗性MF接受脾切除患者的脾脏样本，其中大多数患者携带JAK2 V617F 突变，10例曾接受JAK抑制剂治疗。组织学分析首先显示，与正常脾脏相比，MF脾脏正常的白髓和红髓结构明显破坏，同时存在大量异常巨核细胞、未成熟髓系细胞和纤维化区域。Ki67和GATA1阳性细胞增加进一步表明 脾脏内存在活跃的髓外造血 。

作者随后对MF和正常供体脾脏单个核细胞进行了CITE/scRNA-seq和scATAC-seq分析。MF脾脏中CD34 + HSPC和晚期红系祖细胞显著增加，同时CD4+ T细胞比例升高，而B细胞和单核细胞减少。流式细胞术和多重免疫荧光进一步验证了这些变化。 这些结果表明， MF脾脏中异常髓外造血伴随着显著的免疫微环境重塑 。

由于正常成人脾脏并不是活跃的造血器官，研究人员进一步将MF脾脏HSPC与健康骨髓HSPC进行比较。结果显示，MF脾脏中HSC、红系-髓系祖细胞、早期红系祖细胞和巨核细胞祖细胞增加，而共同淋巴祖细胞、B细胞祖细胞和粒细胞—巨噬细胞祖细胞减少。 MF 脾脏HSC/MPP还表现出更高的CD41表达，提示 MF 造血干/祖细胞具有更明显的巨核细胞分化倾向 。体外培养也显示，在培养早期，部分MF脾脏CD34 + 细胞具有更强的巨核细胞分化能力，而红系分化受到抑制。 不过这一差异到培养第13天不再明显，提示 这一巨核细胞分化偏向可能并非完全由细胞内在程序决定 ，维持巨核细胞扩增可能还需要脾脏微环境提供的外源信号。

转录组分析发现， MF脾脏HSPC普遍表现出明显的应激和炎症特征 。 scATAC-seq进一步显示，MF髓外造血中多种造血谱系定向相关转录因子结合motif的可及性降低，而NF-κB等炎症相关转录因子motif可及性增加，提示 正常造血分化转录程序受损而炎症转录程序增强 。这种失调可能促成肿瘤性/异常髓外造血，并阻碍MF HSPC分化为成熟血细胞。 正常红系分化过程中，GATA2和GATA1的阶段性转换对于祖细胞逐渐成熟至关重要，而MF患者这一调控过程发生明显紊乱。此外，部分MF祖细胞中GATA1或GATA2转录水平并没有降低，甚至出现升高，但 染色质分析提示其结合motif可及性降低、推断的转录因子活性下降 。 组织学分析进一步发现，与正常骨髓相比，MF脾脏中GATA1阳性巨核细胞比例降低 。这些结果提示， MF中的异常造血并不仅仅来源于某一个转录因子表达改变，而可能涉及整个造血分化转录调控网络失衡 。

除造血细胞外，MF脾脏中的免疫细胞也发生了明显变化。单细胞分析发现，CD4 + Treg、活化Tfh以及耗竭T细胞增加，而具有较强细胞毒性的CD56 + CD16 + NK细胞减少。T细胞和NK细胞的耗竭指数升高，并伴随NR4A1、PELI1以及多种慢性炎症响应基因表达增加，表明 MF脾脏中的T和NK细胞呈现免疫调节增强、慢性炎症激活并伴随功能障碍的状态 。 此外， MF脾脏 中 B细胞减少并向炎症性、"应激"记忆B细胞偏移 ，这些细胞很可能是肿瘤诱导的且功能障碍的。

作者 最后利用CellChat分析HSPC与免疫细胞之间的配体—受体通讯。与正常脾脏和健康骨髓相比，MF脾脏中推断的细胞间互作数量增加，HSPC与T、B和NK细胞之间的互作强度也有所增强，其中TNF、IFN-γ和TGF-β相关通讯尤为突出。多重免疫荧光和空间分析进一步发现MF脾脏中TNF-α信号增强、IFN-γ阳性HSPC增加，并观察到TGF-β1与巨核细胞区域更明显的空间关联。这些结果与此前的转录组和染色质可及性分析一致，作者据此认为， TNF/NF-κB和干扰素反应等炎症程序可能是塑造MF脾脏肿瘤性髓外造血及其免疫微环境的重要因素 。

总的来说，这项研究 首次系统描绘了MF患者脾脏的单细胞转录和染色质图谱 。研究显示， MF脾脏不仅承担了骨髓纤维化后的部分代偿性造血，还形成了一个由异常HSPC与免疫微环境共同重塑的病理性造血生态位。脾脏HSPC表现出红系—巨核细胞分化异常和炎症转录程序增强，同时T、NK和B细胞逐渐形成炎症活跃但功能受损的免疫状态，二者之间还存在以TNF、IFN和TGF-β等信号为代表的异常细胞通讯 。这项工作进一步将MF脾脏从单纯的髓外造血场所拓展为疾病进展中的重要局部微环境，也提示未来治疗MF可能不仅需要针对恶性克隆，还需要考虑干预支持其存活和异常分化的脾脏免疫微环境。

https://doi.org/10.1016/j.stem.2026.08.002

制版人： 十一

参考文献

1. Bose, P. et al . Mutational profiling in myelofibrosis: implications for management .Int. J. Hematol.2020; 111:192-199 .

2. Leimkühler, N.B. et al . Heterogeneous bone-marrow stromal progenitors drive myelofibrosis via a druggable alarmin axis .Cell Stem Cell.2021; 28:637-652.e8

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