研究**揭秘新生造血干細(xì)胞在體歸巢全過程

中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究院研究員潘巍峻帶領(lǐng)其研究團(tuán)隊(duì)，在國(guó)際上**高清晰解析了體內(nèi)造血干細(xì)胞歸巢的完整動(dòng)態(tài)過程，該研究成果于北京時(shí)間11月20日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Nature（《自然》）在線發(fā)表。造血干細(xì)胞可以通過增殖分化產(chǎn)生紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血小板等人體內(nèi)所有類型的血液細(xì)胞，而造血干細(xì)胞能夠自我更新和向下游分化從而建立整個(gè)血液系統(tǒng)的關(guān)鍵前提是其向造血組織的“歸巢”。“歸巢”通常指循環(huán)系統(tǒng)中的特定細(xì)胞類群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)的生命過程。

造血干細(xì)胞歸巢的概念由來已久，基于其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。但由于該生命過程的時(shí)空跨度非常大，觀察手段十分有限。雖然科研人員在過去幾十年的研究過程中，對(duì)歸巢的細(xì)胞和分子基礎(chǔ)進(jìn)行了一定的解析，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，潘巍峻帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)歷時(shí)6年，在優(yōu)化活體成像技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步整合活體免疫熒光標(biāo)記、遺傳調(diào)控和圖形重構(gòu)計(jì)算等方法，首創(chuàng)了一套全新的可以完整解析體內(nèi)造血干細(xì)胞歸巢全過程的研究體系。研究人員在國(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，建立了造血干細(xì)胞長(zhǎng)時(shí)程活體觀察追蹤方案，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程。經(jīng)過對(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)，**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。

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)，研究過程中突破了現(xiàn)有理論及研究體系，以獨(dú)特的視角呈現(xiàn)了造血干細(xì)胞在生物體內(nèi)歸巢的全過程。開啟了國(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。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)問題，而且發(fā)現(xiàn)了對(duì)造血干細(xì)胞歸巢起關(guān)鍵引導(dǎo)作用的“先導(dǎo)細(xì)胞”，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，開創(chuàng)了新思路。

上述研究成果由潘巍峻帶領(lǐng)研究生李丹彤、薛文志和李美等，與中科院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所研究員李林、陳劍峰、周波，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授姚雪彪，耶魯大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授吳殿青等協(xié)同攻關(guān)下共同完成，并得到西南大學(xué)教授羅凌飛和香港科技大學(xué)教授溫子龍的幫助。