Blood formation is believed to occur through stepwise progression of haematopoietic stem cells (HSCs) following a tree-like hierarchy of oligo-, bi- and unipotent progenitors. However, this model is based on the analysis of predefined flow-sorted cell populations. Here we integrated flow cytometric, transcriptomic and functional data at single-cell resolution to quantitatively map early differentiation of human HSCs towards lineage commitment. During homeostasis, individual HSCs gradually acquire lineage biases along multiple directions without passing through discrete hierarchically organized progenitor populations. Instead, unilineage-restricted cells emerge directly from a 'continuum of low-primed undifferentiated haematopoietic stem and progenitor cells' (CLOUD-HSPCs). Distinct gene expression modules operate in a combinatorial manner to control stemness, early lineage priming and the subsequent progression into all major branches of haematopoiesis. These data reveal a continuous landscape of human steady-state haematopoiesis downstream of HSCs and provide a basis for the understanding of haematopoietic malignancies.

Summary

 Infections are associated with extensive platelet consumption, representing a high risk for health. However, the mechanism coordinating the rapid regeneration of the platelet pool during such stress conditions remains unclear. Here, we report that the phenotypic hematopoietic stem cell (HSC) compartment contains stem-like megakaryocyte-committed progenitors (SL-MkPs), a cell population that shares many features with multipotent HSCs and serves as a lineage-restricted emergency pool for inflammatory insults. During homeostasis, SL-MkPs are maintained in a primed but quiescent state, thus contributing little to steady-state megakaryopoiesis. Even though lineage-specific megakaryocyte transcripts are expressed, protein synthesis is suppressed. In response to acute inflammation, SL-MkPs become activated, resulting in megakaryocyte protein production from pre-existing transcripts and a maturation of SL-MkPs and other megakaryocyte progenitors. This results in an efficient replenishment of platelets that are lost during inflammatory insult. Thus, our study reveals an emergency machinery that counteracts life-threatening platelet depletions during acute inflammation.