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干细胞移植中静脉回输的奥秘

在支持干细胞这一生物科技的同时，有许多人对一个问题产生了疑虑：“无论我身体哪里有毛病，是肝脏、关节还是大脑，为什么每次都是通过静脉回输干细胞？这些通过静脉进入我身体的干细胞，到底去哪了，能够到达我的伤患处吗？”

干细胞似乎具备找到自己“家”的能力，而这个“家”是适合它们生存的地方，就如同自带导航系统一般，永远知道自己的家在哪里。这便是科学家们所说的“归巢”。

1. 探寻“归巢”之旅

“归巢”一词的概念较早可追溯至1983年，当时科学家们提出的是指循环在血液中的淋巴细胞，它们有一种迁移回派生出它们的淋巴组织部位（如淋巴结）的趋势，这一回归现象被称为“淋巴细胞的归巢”。后来，“归巢”这一概念逐渐延伸到了干细胞领域。

干细胞的“归巢”指的是自体或外源性干细胞在多种因素的作用下，能够定向趋向性迁移，穿越血管内皮细胞进入靶向组织，并在其中定居和存活的过程，类似于人体局部炎症反应后大量白细胞迁移至炎症周围的情景。

干细胞的“归巢”能力宛如自带GPS，通过定位系统自动导航，迅速前往身体需要它们的地方，及时修复受损细胞。

2. 间充质干细胞的归巢优势

在干细胞中，除了造血干细胞之外，归巢性主要是指间充质干细胞（MSCs）。

在2009年，科学家Krap等提出了将“间充质干细胞归巢”定义为：MSCs在目标组织的脉管系统里被捕获，随后跨越血管内皮细胞迁移至目标组织的过程。研究表明，当机体发生缺血、缺氧或受损时，无论是内源性还是外源性的MSCs都具有向受损部位优势分布的特性。

“归巢”对于间充质干细胞的靠谱有效应用至关重要。干细胞周围的微环境形成一种像摇篮一样的保护环境，被称为微环境（干细胞巢，niche），这是干细胞存在的基础。微环境由干细胞相邻的各种细胞、细胞外基质（ECM）以及多种细胞因子等构成。微环境不仅为干细胞提供养分，同时还指导干细胞的行动，决定其分化方向。

微环境的改变是MSCs归巢的启动因素，而组织损伤局部会表达多种趋化因子、黏附因子、生长因子等信号分子，吸引MSCs定向迁移至该组织。干细胞归巢较终发生在骨髓、各个脏器、炎症及创伤部位，甚至肿瘤部位。

近年来，大量的干细胞研究表明，干细胞的归巢性使其在治疗疾病，尤其是难治性疾病方面，表现出不可替代的优势。

3. 干细胞的记忆功能

研究发现，干细胞具有记忆功能，它们可以记住曾经发生的损伤，并储存创伤和炎症的记忆。

干细胞与免疫系统常常合作，利用这些记忆来改善组织对于后续损伤和致病性攻击的反应，从而促进新的伤口愈合。

伤口或其他有害的兴奋，如炎症，会为皮肤中的上皮干细胞带来持久的记忆，使它们更快地愈合随后发生的皮肤损伤。这些上皮干细胞通过补充皮肤外层，从炎症中获得线索。

这种记忆功能使得干细胞能够更好地调节细胞在伤口愈合和再生方面的能力。干细胞的记忆功能主要体现在三个方面：对短暂兴奋能够维持较长时间的反应；对同一因素的二次兴奋具有更加强烈的反应；对不同的兴奋具有不同的反应。

2017年的研究表明，小鼠皮肤斑块经历炎症并愈合后，同一部位的伤口愈合速度将是原来的2.5倍，这一效果可能持续长达6个月。保留在干细胞中的记忆对于调节细胞在伤口愈合和再生方面的能力非常有益。

4. 原科学家初次揭秘：造血干细胞的完整“归巢”过程

尽管在上世纪五十年代，科学家就发现了造血干细胞的归巢现象，但是这群只有数千个、直径只有10微米左右的“小不点”在血液中漂浮，却能如何按部就班地进入自己的工作站一直是个谜。

然而，这个谜终于在科学家们的努力下得以解开！原科学院上海营养与健康研究院的潘巍峻研究员在《自然》杂志上发表了一项重要发现：他们初次通过活体成像观察到了造血干细胞完整“归巢”的过程，并找到了影响其归巢的关键因素——先导细胞。

在斑马鱼胚胎中，造血干细胞在主动脉血管腹侧壁诞生，并通过循环在体内流转。当它经过具有黏附分子VCAM-1的血管内皮细胞时，先导细胞就会将其捕获，将造血干细胞带到附近的静脉微血管中，完成了“归巢”的过程。这一研究是世界上初次揭示了造血干细胞热点区域的三维精细结构。

通过这一新的认识，我们对于干细胞“归巢”的奥秘有了更深入的理解。干细胞的治疗潜力和记忆功能使其在医学领域表现出越来越多的优势，也为未来的生物医学研究提供了新的方向。在这个不断探索的领域，我们期待着更多的发现，揭示出更多生命之谜。