干细胞具有自我更新和分化为多种细胞类型的能力，是维持机体组织稳态和再生的关键。然而，干细胞功能失调可能导致癌症等疾病。近日，德国马克斯·普朗克研究所等机构的研究人员在《eLife》上发表了一项研究，他们开发了一种数学模型，利用血细胞染色体末端的端粒长度变化，来追踪造血干细胞随年龄增长的群体动态。

干细胞是所有特化细胞的起源。在分裂过程中，干细胞产生前体细胞，后者进一步分化成熟。例如，在造血过程中，骨髓中的干细胞每天生成数十亿血细胞。儿童期干细胞数量增加，成年后保持相对稳定，此时细胞分裂产生新的干细胞和前体细胞，维持数量平衡。

尽管造血干细胞寿命较长，但会经历老化，最终面临遗传物质突变的风险。突变干细胞可能导致失控增殖，引发癌症。然而，建立老化与干细胞分裂历史之间的关联十分困难，干细胞恶性转化的影响也不清楚。本研究评估了干细胞的发育情况。当细胞分裂时，端粒会轻微缩短，直至细胞停止分裂。Werner教授指出，端粒长度分布直接反映细胞早期分裂历史。已有数据表明端粒长度，但缺乏分布信息，本研究填补了这一空白。

研究人员分析了356名各年龄段个体的血细胞，确定了其中56人的端粒长度分布。基于这些数据，他们测试了多种数学模型来描述每个年龄段的端粒长度分布。结果显示，最佳模型能有效揭示干细胞库中干细胞的生长状况。Beier博士指出，该模型可直观描述和分析染色体端粒长度分布，现有数据足以追溯个体染色体端粒的过去和未来状态，从而在任何时间点识别干细胞群体，有助于疾病和风险预测。

目前，研究团队计划利用该模型改善特定疾病的诊断和预后评估，并希望未来开发针对血液疾病的靶向疗法。