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細胞是組成人體結(jié)構(gòu)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(guān)重要。如何在復(fù)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(xué)家們致力解決的技術(shù)難題。中國科學(xué)院分子細胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心(生物化學(xué)與細胞生物學(xué)研究所)周斌研究組基于合成生物學(xué)結(jié)合遺傳學(xué)技術(shù)，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?quán)徑毎膭?chuàng)新研究工具——鄰近細胞遺傳學(xué)技術(shù)，為發(fā)育生物學(xué)、腫瘤學(xué)等眾多領(lǐng)域的研究提供了強大技術(shù)支撐。該成果12月2日發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。

《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(lǐng)團隊以小鼠為模型，歷經(jīng)十年開發(fā)了鄰近細胞遺傳學(xué)技術(shù)，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(xué)技術(shù)，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(zhuǎn)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(zhuǎn)變至關(guān)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(guān)。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(xué)技術(shù)，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(zhuǎn)移和浸潤、促血管生成以及炎癥反應(yīng)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(shù)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(shù)突破了傳統(tǒng)示蹤技術(shù)的局限，實現(xiàn)了鄰近細胞的遺傳操作，為發(fā)育生物學(xué)、干細胞生物學(xué)、免疫學(xué)和腫瘤學(xué)等眾多領(lǐng)域研究提供了新的研究思路和強大技術(shù)支撐，具有廣闊的應(yīng)用前景。

研究示意圖。中國科學(xué)院供圖

關(guān)鍵詞： 相互作用 細胞遺傳學(xué) 內(nèi)皮細胞 血管內(nèi)皮 環(huán)境影響