巨核细胞传统上被认为主要存在于卵黄囊、胎肝、脾脏及骨髓等器官，发挥血小板产生、微环境支持以及免疫调节等功能[1]。近期研究发现，巨核细胞可在肺等组织定居并生成血小板[2]，但存在一定争议。科学界对哺乳动物巨核细胞的驻留器官缺乏整体认知，其鉴定也只能依赖少数几种特异性较低的标志分子，局限性较大。

2026年5月11日，中国医学科学院血液病医院（中国医学科学院血液学研究所）周家喜/王洪涛团队在《Developmental Cell》期刊在线发表题为“A machine learning–based megakaryocyte identification system uncovers resident organs, markers and functional diversity”的研究论文。该研究报道了多个全新的巨核细胞标志分子，并成功建立了一种新型的巨核细胞智能识别系统（MKIDS）。团队将MKIDS用于大量的数据集搜索，成功发现胚胎脑、心脏和胎盘等多个全新的巨核细胞驻留器官。功能实验证明，胚胎脑中的巨核细胞具有重要的神经发育支持作用。

该团队以及其它团队前期发表的工作成果表明，哺乳动物不同发育阶段以及不同器官来源的巨核细胞具有广泛的差异[3-5]。因此，无偏地整合分析所有可能来源的巨核细胞信息并建立整体认知就显得至关重要。因此，该研究首先广泛收集了小鼠不同发育时期卵黄囊、肝脏、肺脏、外周血、骨髓及脾脏来源巨核细胞并获得了单细胞转录组信息。通过与大量非巨核细胞进行差异分析，成功鉴定出6个以往未被报道过的巨核细胞新标志基因——Tnik、Dlg2、Pard3b、Ubash3b、Ank3和Kalrn。这些巨核细胞的新标志分子在不同器官的巨核细胞以及外周血血小板中均呈现高表达，证明筛选策略可靠。敲除实验也表明，Tnik是巨核细胞功能和血小板生成新的关键调节基因。该研究将这些全新的标志分子纳入巨核细胞识别体系，进一步通过机器学习方法建立了MKIDS。比较分析表明，MKIDS在识别巨核细胞的敏感性及特异性上明显优于传统巨核细胞识别方法，并且超越了几种广泛使用的单细胞注释工具——包括SingleR、SCINA、CellID和CellTypist。团队利用MKIDS系统地筛查了来自31个小鼠器官的涵盖产前、新生儿和成年阶段的80个公共单细胞转录组数据集，结果显示胚胎期胎盘、心脏、脑、新生儿胰腺以及成年前列腺、主动脉等器官中都可能存在巨核细胞。进一步的实验验证结果表明胚胎期脑中存在大量巨核细胞，并且随着发育逐渐减少。同时，胚胎期心脏、胎盘、新生期胰腺以及成年期的主动脉和前列腺中也存在一定数量的巨核细胞。这一发现突破了巨核细胞只存在于少数几种器官的传统观念，显著拓展了对哺乳动物巨核细胞系统分布的认知。

为了进一步明确巨核细胞在新鉴定的驻留器官中是否具有功能，该研究通过Pf4^Cre；Rosa26-DTA巨核细胞清除小鼠模型及体外共培养体系等研究手段首次证明胚胎脑中的巨核细胞具有支持神经发育的功能。在清除巨核细胞的小鼠模型中，胚胎脑中的神经祖细胞和成熟神经细胞的数量显著减少，而体外添加巨核细胞或者巨核细胞裂解液则可以显著促进神经祖细胞增殖、分化及成熟。这一发现表明巨核细胞具有器官特异性功能，特别是胚胎期的巨核细胞可能具有广泛的器官发育支持作用。此外，本研究还发现富含线粒体的高线粒体亚群（mt亚群）随着发育逐渐取代胚胎血小板生成亚群，成为成年期的主要血小板来源。这一发现不仅提示了巨核细胞功能状态的发育可塑性，而且为理解不同发育阶段血小板的功能差异提供了新的启示。

综上所述，该研究发现了新的巨核细胞标记分子，开发了一种基于机器学习的巨核细胞识别系统MKIDS，并通过MKIDS发现多个此前从未报道含有巨核细胞的器官事实上具有丰富的巨核细胞群体。功能上，不同组织器官的巨核细胞可能具有发育支持等多种新的功能。不同发育阶段血小板生成亚群的切换，也提示不同的巨核细胞群体可能产生功能不同的血小板，为不同功能特异性血小板的再生和应用提供了全新的启示[6]。

中国医学科学院血液病医院（中国医学科学院血液学研究所）周家喜研究员、王洪涛副研究员和刘翠翠副研究员为共同通讯作者，夏美娟助理研究员、博士生马叶子和蔡怡霏以及赵晶晶博士为共同第一作者。该研究获得中国医学科学院医学与健康科技创新工程、国家自然科学基金、国家重点研发计划和天津市自然科学基金等项目的支持。

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参考文献：

1. Stone, A.P., Nascimento, T.F., and Barrachina, M.N. (2022). The bone marrow niche from the inside out: how megakaryocytes are shaped by and shape hematopoiesis. Blood 139, 483–491.

2. Lefrançais, E., Ortiz-Muñoz, G., Caudrillier, A., Mallavia, B., Liu, F., Sayah, D.M., Thornton, E.E., Headley, M.B., David, T., Coughlin, S.R., et al. (2017). The lung is a site of platelet biogenesis and a reservoir for haematopoietic progenitors. Nature 544, 105–109.

3. Wang, H., He, J., Xu, C., Chen, X., Yang, H., Shi, S., Liu, C., Zeng, Y., Wu, D., Bai, Z., et al. (2021). Decoding Human Megakaryocyte Development. Cell Stem Cell 28, 535-549.e8.

4. Liu, C., Wu, D., Xia, M., Li, M., Sun, Z., Shen, B., Liu, Y., Jiang, E., Wang, H., Su, P., et al. (2021). Characterization of Cellular Heterogeneity and an Immune Subpopulation of Human Megakaryocytes. Advanced Science 8, 2100921.

5. Sun, S., Jin, C., Si, J., Lei, Y., Chen, K., Cui, Y., Liu, Z., Liu, J., Zhao, M., Zhang, X., et al. (2021). Single-cell analysis of ploidy and the transcriptome reveals functional and spatial divergency in murine megakaryopoiesis. Blood 138, 1211–1224.

6. Liu, C., Huang, B., Wang, H., and Zhou, J. (2021). The Heterogeneity of Megakaryocytes and Platelets and Implications for Ex Vivo Platelet Generation. Stem Cells Translational Medicine 10, 1614–1620.