解密干细胞三大机制之一：“归巢效应”

普遍大家只知道干细胞有归巢功能，但对于归巢的理解，却非常陌生。

归巢，归哪个巢？是归受伤处还是归特定组织？归巢的机制是什么？归巢有何益处？今天，一起来探讨一下干细胞的归巢性吧。

概念

“归巢”（homing）

归巢最早是指循环在血液中的淋巴细胞倾向于迁移到它们原先派生自那里的淋巴细胞部位，如淋巴结，这一回归现象称为“淋巴细胞的归巢”，这是 1983 年 Gallation 提出来的。

后来“归巢”这一概念逐渐引申至干细胞。

干细胞归巢是指内源或外源性干细胞在多种因素的作用下，能定向趋向性迁移，越过血管内皮细胞至靶向组织并定植存活的过程，类似人体局部炎症反应后大量白细胞迁移至炎症周围。

干细胞巢（niche）

干细胞周围的细胞形成像摇篮样的环境保护着干细胞，这一环境被称为微环境（干细胞巢，niche）。niche 不仅给干细胞提供养分，同时还指导干细胞的行动，决定干细胞的分化方向。

微环境是由干细胞相邻的各种细胞、细胞外基质（extracellular matrix, ECM）以及多种细胞因子等构成。

何为干细胞归巢效应？

除了造血干细胞之外，干细胞的归巢性主要是指的间充质干细胞。

2009 年，Krap 等科学家建议将“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。

微环境改变是 MSCs 归巢的始动因素，组织损伤局部表达多种趋化因子、黏附因子、生长因子等各种信号分子。不同的微环境分泌不同的信号分子，吸引 MSCs 定向到达该组织。

干细胞归巢，最终归巢至骨髓，归巢至各个脏器，归巢至炎症及创伤部位，甚至归巢至肿瘤部位。

简而言之，干细胞归巢性，犹如一部 GPS，时刻指引着干细胞寻找回“家”的路。

干细胞归巢小组成员

干细胞的归巢机制尚不清楚。简言之，一些特定的信号分子与 MSCs 膜上的相应受体结合，共同驱动它们的归巢行为。参与归巢行为的小组成员很多，有诸如趋化因子、生长因子和黏附分子等。

趋化因子：主要负责由远及近

趋化因子的主要作用是诱导细胞定向迁移，被趋化因子吸引的细胞沿着趋化因子浓度增加的信号向趋化因子源处的迁徙。主要功能是在炎症和体内平衡过程中管理白细胞向各自位置的迁移。

▲炎症过程中骨髓，血液和周边组织之间的趋化因子交流

黏附分子：主要负责由外而内

血管中的 MSCs 黏附于毛细血管壁跨内皮细胞层归巢至目标组织，MSCs和细胞外基质通过表达细胞黏附分子配体与细胞黏附分子结合，介导干细胞归巢到特定的靶点。

提高干细胞的归巢率的方法

间充质干细胞可以选择性地归巢到多种组织损伤部位，因此提高干细胞的归巢率非常重要。近年来科学家们就干细胞归巢率展开研究，得以实现治疗效率和减少副作用。科学家提出了以下几种方法：

1. 磁引导技术，科学家还想到利用磁场引导干细胞到达特定损伤部位，用磁性颗粒标记的干细胞利用外部磁场被引导到损伤部位。

2. 基因改造，可通过病毒转导使干细胞表达归巢因子。如趋化因子（CXCR4）或粘附受体（VLA-4）等，从而使得干细胞归巢效率提升。

3. 水凝胶支架，科学家还尝试将趋化因子或细胞因子浸渍的水凝胶支架植入靶组织来调节干细胞归巢。

但是，最简便的方法是在干细胞归巢机制的加持下，身体通过静脉注射，多次性、安全地将大量干细胞输送至身体损伤的部位，这样就不用担心刚输入的干细胞消失了。通过静脉输入的干细胞，会在受损部位发挥积极的修复功能，这也在理论层次上正式解释了干细胞静脉输注的科学原理。

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