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精準定位! 幹細胞歸巢哪裡需要就去哪裡

“歸巢(homing)”這個概念早在1983年科學家就曾提出過,原本是指迴圈在血液中的淋巴細胞,有遷移回派生出它們的淋巴組織部位(如淋巴結)的傾向,這一回歸現象稱為“淋巴細胞的歸巢”。後來“歸巢”這一概念也逐漸引申到幹細胞。

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幹細胞歸巢就是指自體或外源性幹細胞在多種因素的作用下,能定向趨向性遷移,越過血管內皮細胞至靶向組織,並定植存活的過程,類似於人體區域性炎症反應後大量白細胞遷移至炎症周圍。

除了

造血幹細胞

之外,幹細胞的歸巢性主要是指的間充質幹細胞MSCs。2009年,Krap等建議將“間充質幹細胞歸巢”定義為:MSCs在目標組織的脈管系統裡被捕獲,隨後跨越血管內皮細胞遷移至目標組織的過程。大量研究發現,當機體缺血、缺氧、損傷時,機體內或者外源性MSCs具有向損傷部位優勢分佈的特質。也是MSCs全有效的應用於臨床的關鍵。

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幹細胞周圍的細胞形成像搖籃樣的環境保護著幹細胞,這一環境被稱為微環境(幹細胞巢,niche),它是幹細胞存在的基礎。微環境不僅給幹細胞提供養分,同時還指導幹細胞的行動,決定幹細胞的分化方向。

微環境改變是MSCs 歸巢的始動因素,組織損傷區域性表達多種趨化因子、黏附因子、生長因子等各種訊號分子。不同的微環境分泌不同的訊號分子,吸引MSCs定向到達該組織。幹細胞歸巢,最終歸巢至骨髓,歸巢至各個臟器,歸巢至炎症及創傷部位,甚至歸巢至腫瘤部位。

近年來,大量幹細胞的研究成果不斷湧現,其中的一些研究表明,幹細胞的歸巢性使其在治療疾病尤其是難治性疾病方面,表現出不可替代的優勢。

間充質幹細胞MSCs能夠選擇性歸巢於多種組織的損傷部位,提高幹細胞歸巢率很重要。利用各種措施提高幹細胞歸巢的效率,將會提高幹細胞移植的效果。

歸巢率的影響因素:

1,MSCs反覆傳代會導致其乾性丟失,影響其治療效果。MSCs在體外發生老化以及細胞間的氧化損傷積累,使細胞的增殖和歸巢潛能有所減弱。

2,幹細胞目前最主要的移植方式是動脈移植、靜脈移植、區域性注射移植,而不同的方式效果有不同。

3,MSCs的黏附貼壁,是移植幹細胞存活、生存和有效的前提。研究發現,在移植前使MSCs的處於黏附貼壁狀態會有利於移植後的細胞生存和向目標組織的歸巢。所以,處於培養期的MSCs效果要比剛復甦後的MSCs效果要好。

4,MSCs的,移植時間及數量影響其歸巢的效果,MSCs細胞越早期,移植後歸巢率越高。如果數量夠,不經過體外培養最好。Rombouts等 研究表明,新鮮分離的MSC較培養傳代後的細胞歸巢能力更強。MSCs培養24 h其歸巢效率可從55%~65%降至10%,但對於剛分離出的MSCs往往數量稀少,通常要在體外進行大量培養擴增,以增加幹細胞數量。所以,移植時間與細胞數量也是一個矛盾。

《自然》雜誌線上發表了中國科學院上海營養與健康研究院潘巍峻研究員的發現:他們在全球率先透過活體成像觀察到了造血幹細胞歸巢的全過程,還找到了影響其歸巢的關鍵因素-先導細胞。封面採用了敦煌壁畫中鳳凰棲梧桐的畫面,比喻造血幹細胞就如鳳凰一般,只有歸巢到梧桐樹上,才能完成分化、增殖,實現自己的使命。

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幹細胞具有類似免疫細胞的短期記憶功能,表現在對短暫刺激維持較長時間的反應。幹細胞記憶功能特點,可以用不同的因素處理,強化其治療特異性組織損傷或疾病的活性。常常與免疫系統合作利用這些記憶來改善組織對後來的損傷和致病性攻擊的反應,從而促進新的傷口的癒合。

傷口或其他有害的觸發炎症的經歷會給駐留在面板中的上皮幹細胞帶來持久的記憶,讓它們更快地癒合隨後發生的面板損傷。這些補充面板外層的上皮幹細胞從炎症中獲得線索。初始的炎症讓這些幹細胞變得敏感:當它們再次感知炎症來臨時,它們更快地作出反應。

幹細胞的記憶功能主要體現在三個方面:對短暫刺激能夠維持較長時間的反應;對同一因素的二次刺激具有更加強烈的反應;對不同的刺激具有不同的反應。

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紐約大學的免疫學家蘇魯蒂·奈克研究了有關面板及其他組織幹細胞記憶損傷和炎症的關係。2017年發表在《自然》論文中描述:如果小鼠身上的面板斑塊發炎並癒合,那麼那個部位的傷口癒合速度將是原來的2。5倍,這種效果可能長達6個月。在實驗中保留在幹細胞中的記憶大有益處,因為它調節細胞使其在傷口癒合和再生方面更強大。

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