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为造血干细胞照亮“回家”的路
发布时间:2018/12/5文字调整

众所周知,造血干细胞非常“能干”,它是人体血液系统中的始祖细胞,可以通过增殖分化产生人体内所有类型的血液细胞。

 

 

造血干细胞移植已被广泛应用于血液、免疫和肿瘤等重大疾病的治疗。而这一切的前提,是造血干细胞必须要进入到造血组织才能进一步增殖分化,这个过程称为“归巢”,也可以叫做“回家”。

 

 

在健康的生理状态下,造血干细胞总能找到自己的“家”,而这个“家”是适合它生存的地方,就像识途老马一样,永远知道自己的家在哪里。又如“孟母三迁,择邻而居”,它们在外周血中“溜达”一圈,再寻找最适合自己的微环境安居乐业。

 

 

在疾病治疗时,造血干细胞移植需要从捐献者那里采集上亿个细胞,但实际能够发挥作用的可能只有几百上千个,客观上造成了一定程度的浪费。如果能让更多的造血干细胞找到自己的“家”,就可以大大提升移植效率,从而给患者带来更多治愈的希望。因此研究清楚归巢过程就是要找到其中关键的重要影响因素。

 

 

尽管早在上世纪五十年代,科学家就发现了造血干细胞的归巢现象,可这群总数只有数千个、直径只有10微米左右、游荡在血液中的“小不点”,怎会乖乖进入自己该去的工作站,行使使命的呢?这始终是个谜。

 

 

近日这个谜被科学家解开了!11月20日,《自然》杂志在线发表了中国科学院上海营养与健康研究院潘巍峻研究员最新发现:他们在全球率先通过活体成像观察到了造血干细胞归巢的全过程,还找到了影响其归巢的关键因素-先导细胞。

 

 

要看到造血干细胞归巢的过程,是一个艰难的过程。不过,他幸运地找到了一个观察的“窗口”——斑马鱼胚胎中的尾部造血组织CHT,一个功能类似人类胎儿肝脏的器官,是斑马鱼新生造血干细胞首先归巢的地方。

 

 

原来,造血干细胞回家之路是这样的:斑马鱼胚胎中,在心脏泵出的血液的冲刷下,造血干细胞在主动脉血管腹侧壁诞生了。它随着血液在体内“溜达”,当它经过CHT时,这里的血管内皮细胞上有一种具有“减速带”功能的粘附分子,让高速奔流的造血干细胞降速。减速之后的造血干细胞来到血管的“三岔路口”时,就会遇到在路口转圈巡逻的先导细胞。这些“自带GPS”的先导细胞带有血管细胞黏附分子VCAM-1,它就像魔术扣一样,对准造血干细胞身上的另一半“魔术扣”ITGA4搭上去,将造血干细胞带到附近的静脉微血管中——就这样,造血干细胞就“回家”了。

 

 

有时,先导细胞也会将造血干细胞固定到血管壁,此时血管壁会掀起一片薄膜,半包住造血干细胞,这也是造血干细胞“回家”的另一种方式。统计发现,有75%的造血干细胞通过进入静脉微血管发生停留。而其余则通过被血管壁半包住而发生停留。而造血干细胞的增值、分化是以造血干细胞停留为前提的。 

           

 

该研究不仅回答了“体内的造血干细胞归巢如何发生”这一世界造血干细胞研究领域的科学问题,而且发现了对于造血干细胞归巢起关键引导作用的“先导细胞”,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。

 

 

 

来源:输血科 肖笛鸣 张涛

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