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科学家利用活体成像,揭示造血干细胞如何在骨髓内移动

来源:葱香娱看 2020-11-18 12:19

 

了解肌肉的运动原理,可以帮助我们更好的健身减肥。而了解干细胞的运动原理,可以帮助我们更好地在临床中应用干细胞各种技术。

如成年哺乳动物的造血干细胞驻留在“骨髓”中。这也就是为什么造血干细胞的移植,我们通常会说是“骨髓移植”的原因。

在实际的骨髓捐献和移植中,骨髓移植不是将骨髓从一个人换到另一个人,而是通过使用注射“动员针”的方法,将骨髓中的造血干细胞大量动员到外周血中,采集血液即可,其中就涉及到干细胞在骨髓微环境中的运动。

揭示干细胞如何在人体微环境中内移动,可以帮助我们更科学更系统的采集干细胞,了解干细胞如何运动,在捐献者手臂静脉处采集全血时,可以高效提取造血干细胞

同样在应用干细胞时,了解干细胞的运动规律,与受损组织微环境的间隙运动和间歇接触,都可以更深入地了解干细胞机制。

开发活体成像技术

为了更好的观察干细胞的运动,美国波士顿市儿童医院和波士顿麻省总医院的科学家合作的研究开发了天然造血干细胞(HSC)和祖细胞的活动物成像技术。这一研究成果在线发表在2020年2月5日的国际学术期刊《自然》上。

研究人员创立了小鼠双重遗传技术,该技术是指将报告标签标注在一群静态的长期干细胞(LT-HSC)上,并且与目前颅骨骨髓中活体成像方法兼容。

研究表明,干细胞(LT-HSC)靠近前置血管和骨内膜表面。相比之下,多能祖细胞(MPP)与内膜的距离变化更大,并且更可能与过渡区血管相关。干细胞(LT-HSC)在最缺氧的骨髓壁中未发现,而是在与MPP相似的低氧环境中被发现。

体内延时成像显示,处于稳态的干细胞(LT-HSC)的运动能力是有限的。激活的干细胞(LT-HSC)具有异质性,一些细胞变得高度活跃,而一部分干细胞在空间受限的区域内克隆扩增。

这些结构具有明确的特点,因为干细胞扩增几乎完全在具有骨重塑活性的骨髓腔细胞群中发现。相比之下,具有低骨吸收活性的腔则不会容纳不断扩增的干细胞。这些发现揭示了之前未知的事实,即骨骼更新阶段决定了骨髓微环境内的异质性。该方法可以直接可视化干细胞行为并可以区分干细胞的异质性。

据了解,对造血干细胞的生物学研究主要是在移植条件下进行的。据科学家介绍研究动态干细胞行为具有挑战性,因为尚不能在自然状态的活体动物中实现干细胞的可视化。

揭示骨髓中干细胞的运动

美国纽约大学Boris Reizis、爱因斯坦医学院David R. Fooksman等研究人员合作,利用活体内成像揭示了骨髓微环境中成年造血干细胞的运动性。这一研究成果于2020年6月25日在线发表在《细胞—干细胞》上。

首先,研究人员使用双光子激光扫描显微镜观察了小鼠骨髓中经过基因标记的造血干细胞,并持续观察几个小时。在这段时间中,大多数干细胞表现出动态的非球形形态和显着的运动性。造血干细胞在血管周围间隙中移动,并与血管周围基质细胞间歇性紧密接触。

相比之下,动员诱导引起的CXCL12受体CXCR4和整联蛋白的阻滞迅速消除了干细胞的运动性和实时的形状动态。这些结果揭示了干细胞在骨髓中驻留的动态变化以及与SCF+基质微环境的相互作用,当干细胞动员时这些相互作用会被打断。

同时,干细胞与会产生生长因子c-Kit配体(Kitl/SCF)和趋化因子CXCL12的BM微环境细胞相互作用。(生物谷Bioon.com)

 

【直播预告】显微活体成像技术的开发和应用
【日期】2020/11/18 14:00
http://count.medsci.cn/link/redirect/0812c46269859a5a

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