11月20日上午，澎湃新聞（www.thepaper.cn）從中國科學(xué)院上海營(yíng)養與健康研究院獲悉，該院潘巍峻研究員帶領(lǐng)其研究團隊，在國際上首次高清晰解析了體內造血干細胞歸巢的完整動(dòng)態(tài)過(guò)程，該研究成果于北京時(shí)間2018年11月20日凌晨在國際知名學(xué)術(shù)期刊Nature（《自然》）在線(xiàn)發(fā)表。 這是由中國科學(xué)家獨立完成的原創(chuàng )性科學(xué)發(fā)現，研究過(guò)程中突破了現有理論及研究體系，為提高造血干細胞移植效率的轉化研究提出了新理論，開(kāi)創(chuàng )了新思路。
中科院分子細胞卓越創(chuàng )新中心/生物化學(xué)與細胞生物學(xué)研究所研究員景乃禾點(diǎn)評稱(chēng)，這一研究成果在臨床上的應用前景巨大，比如對癌癥的研究和治療。眾所周知，腫瘤的原發(fā)癌對患者沒(méi)那么危險，通過(guò)手術(shù)等摘除即可，但腫瘤細胞轉移后形成的次生癌很可怕。那么，腫瘤細胞是怎么遷移的？這跟造血干細胞的歸巢很相像。該研究成果有望對腫瘤細胞的轉移帶來(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)的治療方案是因為骨髓移植，用“好”的骨髓（造血干細胞）替換“壞掉”的骨髓。但移植后這些造血干細胞能不能歸巢，能不能在患者體內增殖、發(fā)揮作用，人們以前不知道，只能碰運氣、多移植一些骨髓。但有了這一成果，有望實(shí)現精準移植，精準調控，因此可能大大提高骨髓等干細胞移植的效率、成功率，移植中被浪費的干細胞也更少，也有望大大改善其治療效果。
景乃禾表示，這是一個(gè)基礎研究的突破，未來(lái)會(huì )在維護人類(lèi)健康上發(fā)揮重要作用。
人體所有類(lèi)型的血液細胞來(lái)自造血干細胞。“歸巢”通常指循環(huán)系統中的特定細胞類(lèi)群，如造血干細胞，定向遷移至生物體組織或器官微環(huán)境，維持或重塑其細胞命運的生命過(guò)程。
基于其造血干細胞歸巢能力的造血干細胞移植已在臨床被廣泛應用于血液、免疫和腫瘤等重大疾病的治療。但歸巢在體內生理情況下究竟如何發(fā)生，歸巢的微環(huán)境究竟是何種結構，微環(huán)境細胞又是如何幫助造血干細胞歸巢的等一系列關(guān)鍵科學(xué)原理依然知之甚少，嚴重制約了臨床造血干細胞移植等相關(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)其團隊歷時(shí)6年，首創(chuàng )了一套全新研究體系，在國際上率先采用可變色熒光蛋白建立了造血干細胞標記系統，在高分辨率共聚焦熒光顯微鏡下，可以長(cháng)時(shí)程活體觀(guān)察、追蹤，從宏觀(guān)到微觀(guān)，生動(dòng)地呈現了造血干細胞從誕生到歸巢的全過(guò)程。
研究人員經(jīng)過(guò)對大規模長(cháng)時(shí)程活體成像的統計分析，發(fā)現了造血干細胞歸巢的時(shí)空規律及“熱點(diǎn)區域”，并結合精細成像和三維重構技術(shù)，首次揭示了體內造血干細胞歸巢微環(huán)境的獨特微血管結構。
在研究過(guò)程中，他們還意外地發(fā)現了一種全新的微環(huán)境細胞，并將其命名為“先導細胞”。這類(lèi)細胞是一種之前未被定義過(guò)的巨噬細胞新亞型，存在于歸巢“熱點(diǎn)區域”附近，它們可以識別進(jìn)入造血組織的造血干細胞并將其引入特定的血管結構中，從而實(shí)現造血干細胞的歸巢。
該工作不僅回答了“體內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)域的重大科學(xué)問(wèn)題，而且發(fā)現了對于造血干細胞歸巢起關(guān)鍵引導作用的“先導細胞”。該研究也開(kāi)啟了國際上造血干細胞領(lǐng)域的在體長(cháng)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，與中國科學(xué)院生物化學(xué)與細胞生物學(xué)研究所李林、陳劍峰、周波研究員，中國科技大學(xué)姚雪彪教授，耶魯大學(xué)醫學(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。
此項成果得到了中國科學(xué)院“細胞命運可塑性的分子基礎與調控”戰略先導計劃和裝備研制計劃、科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計劃專(zhuān)項、國家自然科學(xué)基金面上項目、上海市科委基礎重點(diǎn)項目等的支持。
澎湃新聞獲悉，對于該研究成果的轉化與應用，潘巍峻研究員研究團隊2017年4月提交了國內專(zhuān)利申請，2018年9月申請專(zhuān)利了國際PCT專(zhuān)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”2018年12月有望交付使用。
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