11月20日上午，澎湃新聞（www.thepaper.cn）從中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究院獲悉，該院潘巍峻研究員帶領(lǐng)其研究團(tuán)隊(duì)，在國(guó)際上首次高清晰解析了體內(nèi)造血干細(xì)胞歸巢的完整動(dòng)態(tài)過(guò)程，該研究成果于北京時(shí)間2018年11月20日凌晨在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊Nature（《自然》）在線發(fā)表。 這是由中國(guó)科學(xué)家獨(dú)立完成的原創(chuàng)性科學(xué)發(fā)現(xiàn)，研究過(guò)程中突破了現(xiàn)有理論及研究體系，為提高造血干細(xì)胞移植效率的轉(zhuǎn)化研究提出了新理論，開(kāi)創(chuàng)了新思路。
中科院分子細(xì)胞卓越創(chuàng)新中心/生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所研究員景乃禾點(diǎn)評(píng)稱，這一研究成果在臨床上的應(yīng)用前景巨大，比如對(duì)癌癥的研究和治療。眾所周知，腫瘤的原發(fā)癌對(duì)患者沒(méi)那么危險(xiǎn)，通過(guò)手術(shù)等摘除即可，但腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移后形成的次生癌很可怕。那么，腫瘤細(xì)胞是怎么遷移的？這跟造血干細(xì)胞的歸巢很相像。該研究成果有望對(duì)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移帶來(lái)新的啟示，這是該研究成果的重大意義之一。
景乃禾還說(shuō)，此外，該研究成果對(duì)血液病，如白血病的治療帶來(lái)新的希望。白血病原來(lái)被叫做血癌，常見(jiàn)的治療方案是因?yàn)楣撬枰浦玻谩昂谩钡墓撬瑁ㄔ煅杉?xì)胞）替換“壞掉”的骨髓。但移植后這些造血干細(xì)胞能不能歸巢，能不能在患者體內(nèi)增殖、發(fā)揮作用，人們以前不知道，只能碰運(yùn)氣、多移植一些骨髓。但有了這一成果，有望實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)移植，精準(zhǔn)調(diào)控，因此可能大大提高骨髓等干細(xì)胞移植的效率、成功率，移植中被浪費(fèi)的干細(xì)胞也更少，也有望大大改善其治療效果。
景乃禾表示，這是一個(gè)基礎(chǔ)研究的突破，未來(lái)會(huì)在維護(hù)人類健康上發(fā)揮重要作用。
人體所有類型的血液細(xì)胞來(lái)自造血干細(xì)胞。“歸巢”通常指循環(huán)系統(tǒng)中的特定細(xì)胞類群，如造血干細(xì)胞，定向遷移至生物體組織或器官微環(huán)境，維持或重塑其細(xì)胞命運(yùn)的生命過(guò)程。
基于其造血干細(xì)胞歸巢能力的造血干細(xì)胞移植已在臨床被廣泛應(yīng)用于血液、免疫和腫瘤等重大疾病的治療。但歸巢在體內(nèi)生理情況下究竟如何發(fā)生，歸巢的微環(huán)境究竟是何種結(jié)構(gòu)，微環(huán)境細(xì)胞又是如何幫助造血干細(xì)胞歸巢的等一系列關(guān)鍵科學(xué)原理依然知之甚少，嚴(yán)重制約了臨床造血干細(xì)胞移植等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。
為攻克這一科技難題，潘巍峻研究員帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)歷時(shí)6年，首創(chuàng)了一套全新研究體系，在國(guó)際上率先采用可變色熒光蛋白建立了造血干細(xì)胞標(biāo)記系統(tǒng)，在高分辨率共聚焦熒光顯微鏡下，可以長(zhǎng)時(shí)程活體觀察、追蹤，從宏觀到微觀，生動(dòng)地呈現(xiàn)了造血干細(xì)胞從誕生到歸巢的全過(guò)程。
研究人員經(jīng)過(guò)對(duì)大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)程活體成像的統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)了造血干細(xì)胞歸巢的時(shí)空規(guī)律及“熱點(diǎn)區(qū)域”，并結(jié)合精細(xì)成像和三維重構(gòu)技術(shù)，首次揭示了體內(nèi)造血干細(xì)胞歸巢微環(huán)境的獨(dú)特微血管結(jié)構(gòu)。
在研究過(guò)程中，他們還意外地發(fā)現(xiàn)了一種全新的微環(huán)境細(xì)胞，并將其命名為“先導(dǎo)細(xì)胞”。這類細(xì)胞是一種之前未被定義過(guò)的巨噬細(xì)胞新亞型，存在于歸巢“熱點(diǎn)區(qū)域”附近，它們可以識(shí)別進(jìn)入造血組織的造血干細(xì)胞并將其引入特定的血管結(jié)構(gòu)中，從而實(shí)現(xiàn)造血干細(xì)胞的歸巢。
該工作不僅回答了“體內(nèi)的造血干細(xì)胞歸巢如何發(fā)生”這一世界造血干細(xì)胞研究領(lǐng)域的重大科學(xué)問(wèn)題，而且發(fā)現(xiàn)了對(duì)于造血干細(xì)胞歸巢起關(guān)鍵引導(dǎo)作用的“先導(dǎo)細(xì)胞”。該研究也開(kāi)啟了國(guó)際上造血干細(xì)胞領(lǐng)域的在體長(zhǎng)時(shí)程、高分辨研究新時(shí)代。
上述研究成果由潘巍峻研究員帶領(lǐng)李丹彤、薛文志和李美等研究生，與中國(guó)科學(xué)院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所李林、陳劍峰、周波研究員，中國(guó)科技大學(xué)姚雪彪教授，耶魯大學(xué)醫(yī)學(xué)院吳殿青教授等協(xié)同攻關(guān)下共同完成，并得到了西南大學(xué)羅凌飛教授和香港科技大學(xué)溫子龍教授的幫助。
此項(xiàng)成果得到了中國(guó)科學(xué)院“細(xì)胞命運(yùn)可塑性的分子基礎(chǔ)與調(diào)控”戰(zhàn)略先導(dǎo)計(jì)劃和裝備研制計(jì)劃、科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、上海市科委基礎(chǔ)重點(diǎn)項(xiàng)目等的支持。
澎湃新聞獲悉，對(duì)于該研究成果的轉(zhuǎn)化與應(yīng)用，潘巍峻研究員研究團(tuán)隊(duì)2017年4月提交了國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)，2018年9月申請(qǐng)專利了國(guó)際PCT專利。
與該研究相關(guān)的用于藥物篩選的“微小模式生物高速分選及三維活體成像系統(tǒng)”2018年12月有望交付使用。
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