您的位置:首頁 > 資訊 > 科技 >
我國首次揭秘新生造血干細(xì)胞在活動物體內(nèi)的歸巢全過程
來源:中國青年報 2018-12-03 16:37:41

原標(biāo)題:造血干細(xì)胞歸巢記

先導(dǎo)細(xì)胞(玫紅色)引導(dǎo)造血干細(xì)胞(紅色)歸巢進入血管微環(huán)境。

共聚焦顯微鏡活體觀察造血干細(xì)胞歸巢。

科研人員觀察斑馬魚。

潘巍峻和他的部分90后隊員。

剛剛過去的11月,42歲的中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究院研究員、中國科學(xué)院大學(xué)博士生導(dǎo)師潘巍峻迎來其科研生涯的“高光”時刻——帶領(lǐng)研究團隊歷時6年,破解了一個公認(rèn)的世界級科學(xué)難題,在國際上首次揭秘新生造血干細(xì)胞在活動物體內(nèi)的歸巢全過程,登上國際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志。

《自然》雜志高級編輯兼團隊帶頭人Natalie Le Bot給出這樣的評價:“他們的研究,史無前例地揭示了造血干細(xì)胞是如何在活動物體內(nèi)實現(xiàn)歸巢的。”中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院院長李林則告訴記者,“這一由中國科學(xué)家獨立完成的原創(chuàng)性成果,是細(xì)胞命運可塑性研究在活動物體的一項成功嘗試,在生命科學(xué)研究領(lǐng)域具有廣泛的借鑒意義。”

令人驚訝的是,做出這一成果的科研團隊,其平均年齡只有27.2歲。在11月舉行的成果發(fā)布會上,潘巍峻公布了他事先算好的這一數(shù)字,并頗為自豪地曬出了團隊合影,上面洋溢著笑容和朝氣,“請大家看,這就是我和我的90后們!”

在接受中國青年報·中青在線記者采訪時,潘巍峻說,他的身邊能夠凝聚這樣一批90后很讓人欣慰,“學(xué)術(shù)研究本身是一種值得回味的歷程,其本質(zhì)是對未知世界懷有興趣,即便百轉(zhuǎn)千折,始終不失勇氣、執(zhí)著與冷靜。而這些年輕人身上有這些特質(zhì)。”

鳳凰只有回到自己棲居的梧桐樹,才能行使其使命

走進潘巍峻位于上海營養(yǎng)與健康研究院的實驗室,首先映入眼簾的是五顏六色的紙條,黃色紙條寫著實驗魚的出生日期,紅色紙條提示“多喂食”,白色紙條則寫著實驗數(shù)據(jù),這些琳瑯滿目的記錄之中,藏著一個和人們生活并不遠(yuǎn)的關(guān)鍵詞:造血干細(xì)胞。

所謂造血干細(xì)胞,是指血液系統(tǒng)中的“始祖細(xì)胞”,或者稱為“萬能細(xì)胞”。其神奇之處在于,造血干細(xì)胞具有自我更新能力,可以分化成為紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血小板等各個類型細(xì)胞,因此,被廣泛應(yīng)用于血液、免疫和腫瘤等疾病的治療。

中科院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所研究員、中國科學(xué)院大學(xué)博士生導(dǎo)師景乃禾告訴記者,造血干細(xì)胞是最早應(yīng)用于臨床治療的一種干細(xì)胞。一個典型的例子就是白血病,這類疾病大部分原因歸根溯源就是造血機能出現(xiàn)障礙,隨著干細(xì)胞移植技術(shù)的不斷發(fā)展,白血病有望不再是人人聞之色變的“血癌”。

不過,這一切的前提是,造血干細(xì)胞的正確“歸巢”。

所謂“歸巢”,是指造血干細(xì)胞在循環(huán)中游走,尋找其最適宜的微環(huán)境的過程,而只有尋找到自己的“家”,干細(xì)胞才能有效地發(fā)揮其功能。潘巍峻打了個比方,“就好像鳳凰只有回到自己棲居的梧桐樹,才能行使自己的使命與功能。”

不過,有關(guān)造血干細(xì)胞如何歸巢,科學(xué)上知之甚少。

景乃禾說,骨髓移植通常會從供髓者中獲取幾千萬個細(xì)胞,這其中,造血干細(xì)胞約有幾百萬個,而真正成功歸巢的造血干細(xì)胞則更少,客觀上造成了一定程度的細(xì)胞浪費。

換句話說,一旦理解了造血干細(xì)胞的“歸巢”過程,就不再需要抽取如此眾多的細(xì)胞,可大大提升骨髓移植效率。

也因此,當(dāng)復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院血液科副教授陳彤第一次聽到造血干細(xì)胞歸巢成果的消息,“非常驚喜”,她希望這項成果能盡快應(yīng)用于臨床,“先導(dǎo)細(xì)胞可以為造血干細(xì)胞歸巢打開方便之門,這預(yù)示著今后可能在臨床上大幅提高造血干細(xì)胞移植的成功率。”

這也是為何潘巍峻團隊要研究這一問題。

如果只會緊跟熱點,無非是重新證實別人的重要性

目標(biāo)已經(jīng)明確:就是要摸清楚造血干細(xì)胞這只“鳳凰”的“歸巢”路線,以及其停留位置和時間的規(guī)律。

這其中的難點在于,造血干細(xì)胞“回家”是一個時間、空間跨度都相當(dāng)大的生命過程,已有的生物學(xué)研究系統(tǒng),都難以做到在宏觀和微觀水平同時解析該過程。

用潘巍峻的話說,顯微鏡只能解決“顯微”的問題,但生物體的生命過程是個宏觀現(xiàn)象,這一點又如何解決呢?

“這就好比上海的人民廣場堵車,并不是在人民廣場上架兩臺攝像頭就能解決的,而是要利用衛(wèi)星等手段,對周邊的交通狀況進行連續(xù)監(jiān)測,有了宏觀數(shù)據(jù)后,再聚焦堵車的重點區(qū)域,研究對策。”潘巍峻打了個比方。

他們決定先從研究方法上著手,摒棄傳統(tǒng)的研究系統(tǒng)。

這是一套全新的、可完整解析體內(nèi)造血干細(xì)胞歸巢全過程的研究體系,屬于潘巍峻團隊首創(chuàng)——采用可變色熒光蛋白,建立造血干細(xì)胞標(biāo)記系統(tǒng),在高分辨率共聚焦熒光顯微鏡下,可從宏觀到微觀,生動呈現(xiàn)出新生造血干細(xì)胞歸巢全過程。

“這很大膽,沒有人這么做過。”29歲的博士生薛文志,是這項研究成果的共同第一作者,也是潘巍峻回國后招收的第一批博士研究生。在他出生的年代,科學(xué)界就已經(jīng)對造血干細(xì)胞進行研究,并有過多次進展報道。最初他也和團隊其他成員一起,沿用傳統(tǒng)方法,反復(fù)嘗試,但最終無果。

事后他感慨道,“我們是站在巨人的肩膀上尋找一個新的突破口,逐步得出新的結(jié)論,建立自己的研究體系,是一個螺旋上升的過程。盡管,這個過程很是坎坷。”

“走前人沒走過的路,必須冒險,這在科學(xué)探索上無可避免。”在潘巍峻看來,倘若只做繼承過去的課題或者只會緊跟學(xué)術(shù)熱點,到最后無非是重新證實別人的重要性,缺少科學(xué)探索的意義。

在早些年,潘巍峻的研究方向偏重細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子機制,后期才涉獵遺傳學(xué)和血管生物學(xué)研究,他自謙對于造血干細(xì)胞是個“門外漢”,“但也許就是‘初生牛犢不怕虎’,從一開始,我們就勾畫要有一個宏觀的研究視野,這正是和一些國外實驗室‘從局部來推測整體’理念的最大不同。”

他告訴記者,在探索未知的過程中,雖然會遭遇困難,但只要科學(xué)問題方向沒問題,也符合社會倫理,借助一定的研究資源和條件,就有機會去發(fā)現(xiàn)新事物。

“這是一個需要勇氣且很有意思的過程。”潘巍峻說。

等待已久的成果呈現(xiàn)在面前,就像追了很久的女孩突然說她也喜歡你

斑馬魚,是潘巍峻團隊選擇的實驗對象——一種脊椎動物,其神經(jīng)系統(tǒng)、心臟、腎臟以及主要造血組織,都和人類十分相似,而且,其胚胎全身透明便于觀察。潘巍峻率領(lǐng)科研團隊,把斑馬魚尾部造血組織中造血干細(xì)胞停留的時間和空間規(guī)律解析了出來。

最終,這支團隊發(fā)現(xiàn)了造血干細(xì)胞歸巢停留具有“熱點區(qū)域”,“造血干細(xì)胞從誕生的那一刻起,就具有歸巢能力,而且歸巢之后很活躍,忙著分化增殖,顧不上在‘家’休息。”

令人驚喜的是,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”——就像去蘭心大戲院看戲,先要買票,如果去晚了,查票員會先驗票,打著電筒引導(dǎo)你到座位后再離開。先導(dǎo)細(xì)胞就像這個查票員。

有人將這些成果,形容為對造血干細(xì)胞“回家”之路的高清“直播”。但為了這場“直播”大戲,科研人員搭建舞臺、訓(xùn)練演員歷時6年,背后是對造血干細(xì)胞停留位置和時間的大量統(tǒng)計、計算、分析,以及數(shù)不清的日日夜夜。

正如Natalie Le Bot所說,“完成這項出色的工作依賴于對基礎(chǔ)研究的長期投入。”

最初,潘巍峻并不確定“路究竟在何方”,有時也懷疑“自己是否膽子太大了”:那是2014年,團隊遇到用什么成像手段來解析歸巢過程的問題,這需要大量對照和重復(fù)實驗。

這一做,就是一年半的時間。

回憶起那段時光,薛文志說,“太難熬了,甚至想放棄!”由于建立成像系統(tǒng)時,沒有考慮到光毒性,實驗結(jié)果大多是一些假象,他們總覺得有些什么不對勁,掙扎了三四個月,最后決定改進實驗條件。

直到2015年,才開始出現(xiàn)轉(zhuǎn)機??蒲袌F隊第一次在活體內(nèi)觀察到了造血干細(xì)胞的行為,眼前的景象“非常生動”。

薛文志記得,當(dāng)時整個團隊為之振奮。仔細(xì)研究后,他們很快發(fā)現(xiàn),最新的景象和傳統(tǒng)文獻(xiàn)里的描述“大不一樣”,這讓他們更加欣喜。

“當(dāng)?shù)却丫玫某晒尸F(xiàn)在你面前,就像是追了很久的女孩子,你向她告白時,驚喜地聽到,她也喜歡你,這是很有成就感和幸福感的瞬間。”在接受中國青年報·中青在線記者采訪時,薛文志給出這樣一個比喻。

接下來又是3年的實驗,反復(fù)驗證。2017年年末,潘巍峻團隊向《自然》雜志投了論文,從投稿到接收僅用了6個月。

“這樣的知遇,只有中國才有”

不同于人們對90后的某些刻板印象,潘巍峻對團隊里這些年輕人的評價是“特別能吃苦,超級拼”。

干細(xì)胞一個小小的“回家”行為,異常復(fù)雜,科研人員通過儀器設(shè)備所看到的,既有真正的“回家”,也有假象的“路過”。90后團隊去偽存真,總結(jié)出一個規(guī)律,即只有那些停留30分鐘以上的,才能稱其為“回家”或者“歸巢”。

這就需要長時間持續(xù)地觀察。實驗趕進度時,潘巍峻和他的3位博士生即此次論文的3位共同第一作者李丹彤、薛文志和李美“三班倒”:有人負(fù)責(zé)白天,有人負(fù)責(zé)從深夜盯到凌晨,有人則從凌晨爬起來負(fù)責(zé)盯到太陽曬到頭頂,“每天只睡4到6個小時,就連走路也在全速開動腦筋”。

“要保護他們對科研的興趣,還有熱情,在此基礎(chǔ)上建立信心,最終堅定攻克問題的信念。”潘巍峻告訴記者,正如“先導(dǎo)細(xì)胞”一樣,導(dǎo)師也有“導(dǎo)”之義——不是代替學(xué)生完成每一件事,而是用正確的方式引導(dǎo)他們?nèi)オ毩⑺伎迹瑘F結(jié)協(xié)作,敢于為科研獻(xiàn)身。

頗為有趣的是,潘巍峻將這些年始終不言放棄的科學(xué)研究歷程,也稱之為一種“歸巢”。

他的科研經(jīng)歷始自上世紀(jì)90年代,在華東理工大學(xué)完成本科階段學(xué)習(xí)后,1999年進入中科院上海生化細(xì)胞所學(xué)習(xí),2005年起留學(xué)美國,先后在耶魯大學(xué)和美國國立衛(wèi)生研究院從事博士后工作。2012年,時隔7年他再次回到中科院。

至今,潘巍峻都很懷念,2012年年初回國的那段日子。那時,他經(jīng)常為這樣一個問題輾轉(zhuǎn)反側(cè):如果科學(xué)研究要做30年,在起點處,應(yīng)該做什么?

那一年,他才36歲。

他把目標(biāo)鎖定在“造血干細(xì)胞歸巢”這項研究上。回國后,他的實驗室剛起步就得到了支持。不僅如此,在他帶領(lǐng)90后團隊的背后,還有一支資深的科學(xué)顧問。

潘巍峻向記者反復(fù)提到一句話,“這樣的知遇,只有中國才有。”他說,科研其實是無數(shù)個普通日夜的積累,科研人員要做的是沉下心來,在不斷地摸索中前行。而這,需要一個好的科研環(huán)境。

他感慨道,人的命運、行為、使命,與細(xì)胞常常有著異曲同工之妙,每進入一處新的環(huán)境,就會接觸到很多人、很多事、很多機會、很多知識與信息,并逐漸感受到自己的使命,最終找到特定的位置施展才能——這就像體內(nèi)的造血干細(xì)胞類群定向分化,最終形成行使特定功能的成熟細(xì)胞,實現(xiàn)人生的“歸巢”。

潘巍峻自認(rèn)為幸運的是,他最終完成“歸巢”所在地,是生他養(yǎng)他的祖國。

本文圖片由中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究院、中國科學(xué)院科技攝影聯(lián)盟提供

(邱晨輝)

關(guān)鍵詞:
相關(guān)文章
不斷深化市場秩序治理 湖北省為消費者挽回經(jīng)濟損失1 .47億元

不斷深化市場秩序治理 湖北省為消費者挽回經(jīng)濟損

從近日召開的湖北省市場監(jiān)管工作視頻會議上了解到,2021年,湖北市場秩序治理不斷深化,群眾幸福感、獲得感、安全感不斷提升。該省12315平更多

2022-01-19 14:47:51
促進公平競爭 內(nèi)外資投資汽車行業(yè)將進行一致管理

促進公平競爭 內(nèi)外資投資汽車行業(yè)將進行一致管理

對外開放是我國的一項基本國策,近年來我國深入推進高水平對外開放,不斷放寬外資準(zhǔn)入。1月18日,在國家發(fā)展改革委召開的國家發(fā)展改革委1月更多

2022-01-19 14:23:25
寧德時代入局 十個城市首批啟動換電服務(wù)

寧德時代入局 十個城市首批啟動換電服務(wù)

昨日,寧德時代全資子公司時代電服,推出換電服務(wù)品牌EVOGO及組合換電整體解決方案。未來,EVOGO將選擇十個城市首批啟動換電服務(wù),并發(fā)布更更多

2022-01-19 13:21:36
廣西南寧出臺法規(guī)促進茉莉花產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展

廣西南寧出臺法規(guī)促進茉莉花產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展

近日,從廣西南寧市市場監(jiān)管局獲悉,《南寧橫州市茉莉花保護發(fā)展條例》(以下簡稱《條例》)經(jīng)南寧市十四屆人大常委會第三十一次會議通過,廣更多

2022-01-14 14:50:37
首超上海 2021山東出口規(guī)模全國第四

首超上海 2021山東出口規(guī)模全國第四

1月13日,山東省商務(wù)工作電視電話會議在濟南召開。會議總結(jié)了2021年全省商務(wù)工作,分析了當(dāng)前商務(wù)發(fā)展形勢,研究部署了2022年工作任務(wù)。山更多

2022-01-14 14:03:36
營造新型營商環(huán)境 推動離岸貿(mào)易新發(fā)展

營造新型營商環(huán)境 推動離岸貿(mào)易新發(fā)展

離岸貿(mào)易是服務(wù)貿(mào)易的重要組成部分,是重要的外貿(mào)新業(yè)態(tài)之一。日前,商務(wù)部發(fā)布《十四五對外貿(mào)易高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃》,在加快發(fā)展貿(mào)易新業(yè)態(tài)方更多

2022-01-12 16:57:58
國家知識產(chǎn)權(quán)出臺系列政策為中小企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展提供有力支持

國家知識產(chǎn)權(quán)出臺系列政策為中小企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展提供

為了支持中小企業(yè)發(fā)展,紓困助企,國家知識產(chǎn)權(quán)局會同相關(guān)部門出臺并推動實施了一系列政策措施,在主體培育、金融賦能、轉(zhuǎn)化運用、優(yōu)化服務(wù)等各方面為中小企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展提供有力支持。更多

2022-01-12 16:12:57
加強民間收藏文物管理 促進文物市場有序發(fā)展

加強民間收藏文物管理 促進文物市場有序發(fā)展

2021年12月27日,由國家文物局、國家發(fā)展改革委、人力資源社會保障部、商務(wù)部、文化和旅游部、市場監(jiān)管總局六部門聯(lián)合出臺的《關(guān)于加強民間更多

2022-01-07 16:52:48
多方合力有序推進 就業(yè)市場不斷拓寬

多方合力有序推進 就業(yè)市場不斷拓寬

教育部高校學(xué)生司司長王輝日前在教育部舉行的新聞發(fā)布會上介紹,2022屆高校畢業(yè)生規(guī)模預(yù)計1076萬人,同比增加167萬,規(guī)模和增量均創(chuàng)歷史新更多

2022-01-07 16:49:50
咖啡外賣利潤低和活動力度大 “賠本賺吆喝”真的有意義嗎?

咖啡外賣利潤低和活動力度大 “賠本賺吆喝”真的

一杯美式原價24元,減去商家對用戶的活動補貼19 3元,平臺技術(shù)服務(wù)費0 96元和履約服務(wù)費3 6元,最終預(yù)計收進(非利潤)0 14元2021年12月23日更多

2022-01-07 15:10:37
熱門
關(guān)注