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本报讯(记者 董纯蕾 实习生 冯琪)造血干细胞的“回家”之路,可以全程高清“直播”了,这是上海科学家历时六年、在全球率先完成的科创力作!这意味着,科学家可以进一步探索调控之道,引导造血干细胞成功归巢,从而让其移植效率再上一个台阶。中国科学院上海营养与健康研究院今天宣布,潘巍峻研究员带领其平均年龄仅27.2岁的研究团队,在国际上首次高清晰解析了体内造血干细胞归巢的完整动态过程。
众所周知,造血干细胞非常“能干”,而这一切的基础,是造血干细胞与生俱来的一种“神奇才能”——归巢。所谓“归巢”,通常指循环系统中的特定细胞类群定向迁移至生物体组织或器官微环境,维持或重塑其细胞命运的生命过程。造血干细胞仿佛自带一部GPS,天生能找到“回家”的路。
造血干细胞归巢的概念由来已久,基于此的造血干细胞移植已在临床被广泛应用于血液、免疫和肿瘤等重大疾病的治疗。但由于该生命过程的时空跨度非常大,观察手段十分有限。
为攻克这一世界造血干细胞研究领域的重大科学问题,潘巍峻研究员带领其团队历时六年,在优化活体成像技术的基础上,进一步整合活体免疫荧光标记、遗传调控和图形重构计算等方法,首创了一套全新的可完整解析体内造血干细胞归巢全过程的研究体系。研究人员在国际上率先采用可变色荧光蛋白建立了造血干细胞标记系统:在高分辨率共聚焦荧光显微镜下,建立了造血干细胞长时程活体观察追踪方案,从宏观到微观,生动地呈现了造血干细胞从诞生到归巢的全过程。“造血干细胞回家的行为是非常复杂的,需要区分哪些是真正的归巢,哪些只是路过。我们的研究发现,停留30分钟以上的,才能称其为‘归巢’。”潘巍峻介绍,“我们还发现,造血干细胞的归巢不是随机而是有‘热点区域’的,对此学术界曾有过多年的争论。”经过对大规模长时程活体成像的统计分析,潘巍峻团队发现了造血干细胞归巢的时空规律及“热点区域”,并首次揭示了体内造血干细胞归巢微环境的独特微血管结构。
值得一提的是,科学家们在艰苦的攻关过程中还意外地发现了一种全新的微环境细胞,并将其命名为“先导细胞”。这是一种之前未被定义过的巨噬细胞新亚型,存在于归巢“热点区域”附近,它们像看门人和领位员一样,以巡回的方式在血管内腔来回巡逻,可识别进入造血组织的造血干细胞,并将其引入特定的血管结构中,从而实现造血干细胞的归巢。
这是由中国科学家独立完成的原创性科学发现,为提高造血干细胞移植效率的转化研究提出了新理论,开创了新思路。该研究成果北京时间今天凌晨在线发表于国际著名学术期刊《自然》(Nature)。