造血干细胞是维持终身血液再生和移植治疗的基础，但数量稀缺限制了其临床应用，单份脐带血常难以满足成年患者快速而持久的造血重建需求。体外扩增有望解决这一问题，但造血干细胞离体后会发生代谢重塑、静息丢失和活性氧（ROS）累积，长期重建能力随之下降。近年来的策略可归为三类：优化培养环境（无血清培养基、水凝胶生态位工程、仿生微载体Microniche、微球激活Piezo1通道等）、直接干预ROS（抗氧化剂、纳米药物Ferumoxytol）、改造细胞内在特性（工程化ZNF467凝聚体等）；MLLT3、MYCT1等随培养下调的内在调控因子也陆续被发现。然而，这些策略和因子均不作用于活性氧生成的上游转录调控，这一环节正是培养应激导致造血干细胞功能衰退的关键空白。

11月3日，同济大学生命科学与技术学院余勇教授团队在《实验医学杂志》（Journal of Experimental Medicine）上发表题为“Bcl11a preserves hematopoietic stem cell function in culture by restraining Ncf1-dependent ROS”的研究成果。Bcl11a是造血系统重要的锌指转录因子，参与淋巴系发育、造血干细胞维持和衰老造血的谱系平衡，其增强子也是镰刀型贫血和β-地中海贫血基因编辑治疗的已验证靶点。该研究发现Bcl11a在造血干细胞体外培养过程中迅速且持续下调，其丢失解除了对NADPH氧化酶亚基Ncf1的抑制，导致ROS累积和造血干细胞功能衰退，为改善体外扩增移植物的功能质量提供了新的分子靶点和干预思路。

研究团队对新鲜和培养第3、7天的小鼠造血干细胞进行转录组分析，并通过整合公开数据与转录因子注释的四重筛选，锁定Bcl11a：其mRNA和蛋白水平在培养3天内下降约50%，此后30天持续处于低位。功能上，条件性敲除和过表达实验显示，缺失Bcl11a的细胞几乎完全丧失长期多系重建能力，过表达使功能性造血干细胞频率提高约5倍；单细胞克隆移植中，在移植细胞数匹配的低剂量组，每个过表达克隆的重建效率都高于对照，而克隆细胞总量并未增加，说明Bcl11a提升的是单个细胞的重建质量，而非数量。

机制上，RNA-seq与CUT&Tag联合分析将下游靶点锁定为Nox2 NADPH氧化酶复合体基因模块，其中Ncf1（编码p47^phox亚基）被证实为Bcl11a的直接转录靶点：Bcl11a结合其上游增强子的TGACCC基序抑制转录，突变该基序则抑制作用消失。敲除Ncf1可降低培养造血干细胞的ROS，并在Bcl11a单倍剂量不足（杂合）背景下部分挽救功能缺陷，确认Ncf1位于Bcl11a下游。药物层面，已上市的mTORC1抑制剂雷帕霉素（rapamycin）可在培养中恢复Bcl11a表达、降低Ncf1与ROS并提高重建能力，而ROS清除剂NAC只能清ROS、不能恢复Bcl11a，说明雷帕霉素的作用位于Bcl11a上游。在人源细胞中，脐血和胚胎干细胞来源的造血干/祖细胞培养中同样出现BCL11A下调、NCF1上调与ROS升高，强制表达BCL11A可抑制NCF1、降低ROS并增强免疫缺陷小鼠中的植入，说明该机制跨物种保守。

综上，该研究提出了以Bcl11a为核心的mTORC1–Bcl11a–Ncf1–ROS调控轴，并显示Bcl11a的作用不限于氧化还原调控：过表达同时维持静息、提高功能性干细胞频率并保持多系分化，缺失则几乎不能产生淋巴细胞，而Ncf1缺失仅部分挽救，提示Bcl11a经多通路协同保护造血干细胞，作为上游枢纽比单一效应分子Ncf1具有更全面的干预价值。应用上，CD201阳性细胞中Bcl11a高表达者重建能力更强，联合监测Bcl11a与CD201有望成为评估移植物功能质量的新指标；雷帕霉素恰可同时纠正两方面缺陷，为培养期药物保护提供了可直接探索的策略。

余勇团队自2012年起围绕Bcl11a持续开展研究，早期工作在JEM和Genome Biology上阐明了该分子调控淋巴细胞发育及造血干细胞维持的功能。近年来陆续发现其维持造血干细胞功能但加速炎症驱动的衰老耗竭（Sci Immunol）、通过调控多能祖细胞命运决定维持老龄造血的多系完整性（Cell Rep）、并维持B-1a细胞稳态（PNAS）。此次发表于JEM的研究成果将这一脉络延伸至体外培养场景，揭示了Bcl11a保护造血干细胞的新机制。

论文链接：https://doi.org/10.1084/jem.20261384