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科技日報記者 王春
細胞是組成人體結構和功能的基本單元，細胞間相互作用對于個體生長發(fā)育和器官功能維持至關重要。如何在復雜的體內(nèi)環(huán)境中精準且直觀地揭示細胞間相互作用是科學家們致力解決的技術難題。中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心（生物化學與細胞生物學研究所）周斌研究組基于合成生物學結合遺傳學技術，開發(fā)了可以捕捉體內(nèi)細胞間相互作用并能夠永久追蹤鄰近細胞的創(chuàng)新研究工具——鄰近細胞遺傳學技術，為發(fā)育生物學、腫瘤學等眾多領域的研究提供了強大技術支撐。該成果12月2日發(fā)表于國際學術期刊《科學》。
《孟母三遷》的故事家喻戶曉。人們在社會活動中不斷受到周圍環(huán)境的影響，細胞也是如此。
體內(nèi)細胞互作過程高度動態(tài)，用傳統(tǒng)研究細胞互作的方法難以捕獲。周斌研究員帶領團隊以小鼠為模型，歷經(jīng)十年開發(fā)了鄰近細胞遺傳學技術，在多種組織中實現(xiàn)對相鄰細胞的精準定位和永久示蹤。
研究表明，體內(nèi)細胞間的空間位置是動態(tài)變化的，細胞也會“搬家”，選擇新的“鄰居”和新的“生活環(huán)境”。科研團隊利用新開發(fā)的鄰近細胞遺傳學技術，發(fā)現(xiàn)心臟中的內(nèi)皮細胞在早期胚胎發(fā)育過程中會遷移到肝臟。這些內(nèi)皮細胞在肝臟組織的微環(huán)境影響下，會轉變成為肝臟特有的肝血竇內(nèi)皮細胞。由此可見，細胞間的互作及所處環(huán)境對細胞命運和功能轉變至關重要。
細胞間的密切接觸還與各種疾病發(fā)生發(fā)展緊密相關。以腫瘤為例，在腫瘤發(fā)生過程中，腫瘤細胞招募周圍組織中的血管遷移至腫瘤，受到腫瘤環(huán)境影響，與正常血管相比具有顯著差異。研究人員利用鄰近細胞遺傳學技術，直觀展現(xiàn)了不同階段腫瘤細胞和血管內(nèi)皮細胞間的動態(tài)相互作用，并通過長時程追蹤，首次發(fā)現(xiàn)腫瘤血管內(nèi)皮細胞會遷移到腫瘤外包膜。這部分遷移到腫瘤外包膜的血管內(nèi)皮細胞仍然具有典型的轉移和浸潤、促血管生成以及炎癥反應等特征，說明細胞進入新環(huán)境后，最初環(huán)境賦予細胞的影響可能仍然存在。
此項研究通過全新的視角和技術手段，直觀展現(xiàn)了體內(nèi)細胞間的動態(tài)相互作用。這一新技術突破了傳統(tǒng)示蹤技術的局限，實現(xiàn)了鄰近細胞的遺傳操作，為發(fā)育生物學、干細胞生物學、免疫學和腫瘤學等眾多領域研究提供了新的研究思路和強大技術支撐，具有廣闊的應用前景。
研究示意圖。中國科學院供圖
關鍵詞： 相互作用
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