造血干祖细胞(hematopoietic stem and progenitor cells, HSPCs)是机体所有成熟血细胞的源头，具有自我更新和多向分化潜能。在脊椎动物中，主动脉–性腺–中肾(aorta–gonad–mesonephros, AGM)区是产生HSPCs的主要部分。AGM区主动脉腹侧壁中的生血内皮经过内皮向造血转化的过程产生HSPCs，该过程异常会导致严重的血液疾病，如白血病或贫血等。然而，发育中的造血内皮如何在HSPCs产生过程中进行细胞命运监控以避免异常造血，仍亟待解答。

2024年6月8日，Journal of Genetics and Genomics在线发表中国科学院上海营养与健康研究所潘巍峻研究员团队题为“Permissive role of CTCF-Hoxb7a-Cdkn2a/b axis in the emergence of hematopoietic stem and progenitor cells during zebrafish embryogenesis”的研究论文。该研究揭示了CTCF蛋白调控造血干祖细胞产生的分子机制，为体外诱导造血干祖细胞提供参考。

该研究通过ENU诱变筛选获得了一个特异影响HSPCs产生的斑马鱼突变体，该突变体中ctcf基因发生错义点突变，导致ctcf基因编码的CCCTC结合蛋白(CCCTC-binding protein, CTCF)的第7号锌指结构异常，造成CTCF蛋白功能部分缺失。进一步研究发现CTCF通过位于hoxb7a与hoxb6a之间的C7/6结合位点调控hoxb7a的表达。此外，通过长时程活体成像发现，CTCF缺失后，生血内皮向HSPCs转化过程中细胞发生凋亡，且细胞凋亡相关基因cdkn2a/b表达上调。Hoxb7a通过与Suz12a蛋白相互作用，招募表观遗传修饰复合体PRC2至cdkn2a/b的启动子区域进行组蛋白H3K27me3修饰，抑制cdkn2a/b基因的表达。在突变体中，突变后的CTCF蛋白缺失了结合C7/6位点的能力，导致hoxb7a无法表达，进而引起cdkn2a/b基因表达上调，使有缺陷的HSPCs在形成过程中走向凋亡。

图1 CTCF-Hoxb7a-Cdkn2a/b轴调控HSPCs产生机制模式图

综上所述，该研究揭示了CTCF-Hoxb7a-Cdkn2a/b信号轴在斑马鱼胚胎发育HSPCs命运决定中发挥重要作用，为体外诱导HSPCs策略提供参考。

中国科学院上海营养与健康研究所博士后张文娟为该论文第一作者。中国科学院上海营养与健康研究所潘巍峻研究员，华东理工大学赵健教授以及中国科学院上海营养与健康研究所已毕业博士生井长斌为共同通讯作者。相关工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金委和上海市科技部等项目资助。