世界首次！中國科學(xué)家揭示造血干細胞體內(nèi)歸巢全過程
造血干細胞能自己“回家”？科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了其中奧秘
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造血干細胞移植是很多惡性腫瘤、免疫、血液病患者重獲新生的希望，提高移植成功率一直是生命科學(xué)家與醫(yī)生追逐的目標。
造血干細胞必須要進入到造血組織，才能產(chǎn)生出紅細胞、白細胞、血小板等“后代”。這個過程稱為“歸巢”。
用于移植的造血干細胞的數(shù)量是非常有限的。目前，造血干細胞的捐獻，需要收集捐獻者上億的造血干細胞，但實際能夠發(fā)揮作用的可能只有幾百上千個。如果能讓盡可能多的造血干細胞歸巢，就能多一分成功的希望，也使有限的造血干細胞可以救治更多人。因此，研究清楚歸巢過程，找到其中關(guān)鍵的影響因素，就能給患者帶來更多生的希望。
盡管早在上世紀五十年代，科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了造血干細胞的歸巢現(xiàn)象，可這群總數(shù)只有數(shù)千個、直徑只有10微米左右、游蕩在血液中的“小不點”，怎會乖乖進入自己該去的工作站，行使使命的呢？這始終是個謎。
這個謎被科學(xué)家解開了！11月20日，《自然》雜志在線發(fā)表了中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究院潘巍峻研究員最新發(fā)現(xiàn)：他們在全球率先通過活體成像觀察到了造血干細胞歸巢的全過程，還找到了影響其歸巢的關(guān)鍵因素-先導(dǎo)細胞。
團隊設(shè)計封面采用了敦煌壁畫中鳳凰棲梧桐的畫面，比喻造血干細胞就如鳳凰一般，只有歸巢到梧桐樹上，才能完成分化、增殖，實現(xiàn)自己的使命。
2012年，潘巍峻回國后，就開始這方面的探索。他的實驗室團隊十分年輕，平均年齡只有27.2歲?！斑^去很多生命科學(xué)的研究，都是在體外做的，這樣獲得的結(jié)果只能是對真實生命活動過程的一種推斷?！彼诮邮苡浾卟稍L時說，可要看到造血干細胞歸巢的過程，是一個艱難的過程。不過，他幸運地找到了一個觀察的“窗口”——斑馬魚胚胎中的尾部造血組織CHT，一個功能類似人類胎兒肝臟的器官，是斑馬魚新生造血干細胞首先歸巢的地方。
CHT只有長不過300微米，厚度只有80微米，正好能被高分辨率的激光共聚焦掃描顯微鏡看個透徹?！熬拖裥l(wèi)星可以俯視地面，這讓我們可以監(jiān)視整個器官內(nèi)的活動，然后找到一些核心區(qū)域，去察看更精細的結(jié)構(gòu)。”潘巍峻說，除了看到結(jié)構(gòu)，他們還運用了流體力學(xué)的原理，來測量細胞在血液中行進的速度，進行了大量的統(tǒng)計和計算，才發(fā)現(xiàn)了造血干細胞歸巢的時空規(guī)律。
原來，造血干細胞的歸巢之路是這樣的：斑馬魚胚胎中，在心臟泵出的血液的沖刷下，造血干細胞在主動脈血管腹側(cè)壁誕生了。它循著血液在體內(nèi)流轉(zhuǎn)，當它經(jīng)過CHT時，這里的血管內(nèi)皮細胞上有一種粘附分子，讓高速奔流的造血干細胞降速。減速之后的造血干細胞來到血管的“三岔路口”時，就會遇到在路口轉(zhuǎn)圈巡邏的先導(dǎo)細胞。它們是巨噬細胞的一種亞型，以前還從未被報道過。這些先導(dǎo)細胞帶有血管細胞黏附分子VCAM-1，它就像魔術(shù)扣一樣，對準造血干細胞身上的另一半“魔術(shù)扣”ITGA4搭上去，將造血干細胞帶到附近的靜脈微血管中——就這樣，造血干細胞就完成了“歸巢”。這是世界上首先發(fā)現(xiàn)造血干細胞熱點區(qū)域的三維精細結(jié)構(gòu)。
有時，先導(dǎo)細胞也會將造血干細胞固定到血管壁，此時血管壁會掀起一片薄膜，半包住造血干細胞，這也是造血干細胞歸巢的一種方式“我們統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，有75%的造血干細胞通過進入靜脈微血管發(fā)生停留。而其余則通過被血管壁半包住而發(fā)生停留。而造血干細胞的增值、分化是以造血干細胞停留為前提的?！?/p>
該工作不僅回答了“體內(nèi)的造血干細胞歸巢如何發(fā)生”這一世界造血干細胞研究領(lǐng)域的科學(xué)問題，而且發(fā)現(xiàn)了對于造血干細胞歸巢起關(guān)鍵引導(dǎo)作用的“先導(dǎo)細胞”，為提高造血干細胞移植效率的轉(zhuǎn)化研究提出了新理論，開創(chuàng)了新思路?！蹲匀弧焚Y深編輯和審稿人都認為，該發(fā)現(xiàn)對推動造血干細胞移植將有非常重要的參考價值。
潘巍峻研究員說，做科研也如同細胞命運，要有可塑性，在不斷的遷徙與學(xué)習(xí)中，學(xué)到各種知識和技能，最終為實現(xiàn)科學(xué)上的突破做好準備。
來源：文匯報
