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来源 科学网 快资讯
潘巍峻研究员及其核心研究团队成员李美、李丹彤、薛文志
中国科学院上海营养与健康研究院研究员潘巍峻带领其研究团队，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，该研究成果于2018年11月20日在线发表于《自然》（Nature）杂志上。
人体血液中包含红细胞、白细胞、血小板等各个类型的细胞，而这些血液细胞都来源于造血干细胞。
白血病的发病原因大都是人体的造血机能出了问题，医生通过骨髓移植或造血干细胞移植，在临床上已经挽救了成千上万的生命。但是，造血干细胞必须“归巢”——在血液循环系统中寻找适宜的微环境“安家”，才能进行自我更新并分化出血液中的各类细胞，以保障血液循环维持正常的生理功能。然而，尽管造血干细胞归巢的概念已经由来已久，但由于这种生命过程的时空跨度非常大，观察手段十分有限。在过去几十年的研究中，科学家对归巢在体内的生理过程一直扑朔迷离，严重制约了临床造血干细胞移植等相关技术的发展。
显微镜只能“显微”，而生物体的生命活动是一个宏观过程。潘巍峻团队首先从研究方法上着手，他们历时6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以完整解析体内造血干细胞归巢全过程的研究体系。开启了国际上造血干细胞领域的在体长时程、高分辨研究的新时代。
造血干细胞归巢停留“热点区域”的三维重构模型
（红色-造血干细胞，蓝色-动脉，绿色-静脉）
他们把斑马鱼尾部造血组织中每个造血干细胞停留的时间和空间全部解析了出来。由于斑马鱼也是脊椎动物，其神经系统、心脏、肾脏和主要造血组织都和人类十分相似，且胚胎全身透明便于观察，该团队搭建了斑马鱼活体成像平台。经过对大规模长时程活体成像的统计分析，研究人员发现，生物体内存在着一些造血干细胞归巢的“热点区域”，其中有一些独特的微血管结构，它们就是造血干细胞的“家”。这些微血管就像是高速公路旁边的加油站或者停留区，其空间非常狭小，基本上跟造血干细胞尺寸差不多。造血干细胞进去之后，可以进一步进行增殖分化等生理过程。
他们还意外地发现造血干细胞并不知道自己的“家门”，需要一种微环境细胞来当帮手——被他们称为“先导细胞”。这类细胞是之前未被定义过的一种巨噬细胞新亚型，它们在归巢“热点区域”附近“巡逻”，发现有经过的造血干细胞，就会将其引入特定的血管结构中，从而实现造血干细胞的归巢。
2015年，国外的一个由权威专家组成的团队在《细胞》杂志上发表了一篇论文，他们发现造血干细胞是通过一种类似“包汤圆”的方式实现归巢的，这一报告在领域内引起了轰动。潘巍峻团队进一步研究发现，上述方式其实只占到造血干细胞归巢总量的四分之一，而大部分的干细胞归巢是通过“先导细胞”的引导才“安家”在静脉微血管结构中的。
“现在的造血干细胞移植往往需要输进入几千万到上亿个细胞，但真正起作用的可能就几十个到几百个，就是因为不知道移植进去之后能不能归巢。”中科院分子细胞卓越创新中心/生物化学与细胞生物学研究所研究员景乃禾说，“有了这项成果，人们掌握了归巢的过程，将来就有可能去精确地调控造血干细胞归巢微环境，大大减少移植所需要的干细胞数量，节约大量的医疗成本。”《自然》期刊高级编辑Natalie Le Bot在评价中称，这一研究结果有望成为将来提高骨髓移植成功率的关键。
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