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細(xì)胞是組成人體結(jié)構(gòu)和功能的基本單元，細(xì)胞間相互作用對(duì)于個(gè)體生長(zhǎng)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(zhǔn)且直觀(guān)地揭示細(xì)胞間相互作用是科學(xué)家們致力解決的技術(shù)難題。中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心(生物化學(xué)與細(xì)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(kāi)發(fā)了可以捕捉體內(nèi)細(xì)胞間相互作用并能夠永久追蹤?quán)徑?xì)胞的創(chuàng)新研究工具——鄰近細(xì)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(qiáng)大技術(shù)支撐。該成果12月2日發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。

《孟母三遷》的故事家喻戶(hù)曉。人們?cè)谏鐣?huì)活動(dòng)中不斷受到周?chē)h(huán)境的影響，細(xì)胞也是如此。

體內(nèi)細(xì)胞互作過(guò)程高度動(dòng)態(tài)，用傳統(tǒng)研究細(xì)胞互作的方法難以捕獲。周斌研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)以小鼠為模型，歷經(jīng)十年開(kāi)發(fā)了鄰近細(xì)胞遺傳學(xué)技術(shù)，在多種組織中實(shí)現(xiàn)對(duì)相鄰細(xì)胞的精準(zhǔn)定位和永久示蹤。

研究表明，體內(nèi)細(xì)胞間的空間位置是動(dòng)態(tài)變化的，細(xì)胞也會(huì)“搬家”，選擇新的“鄰居”和新的“生活環(huán)境”。科研團(tuán)隊(duì)利用新開(kāi)發(fā)的鄰近細(xì)胞遺傳學(xué)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)心臟中的內(nèi)皮細(xì)胞在早期胚胎發(fā)育過(guò)程中會(huì)遷移到肝臟。這些內(nèi)皮細(xì)胞在肝臟組織的微環(huán)境影響下，會(huì)轉(zhuǎn)變成為肝臟特有的肝血竇內(nèi)皮細(xì)胞。由此可見(jiàn)，細(xì)胞間的互作及所處環(huán)境對(duì)細(xì)胞命運(yùn)和功能轉(zhuǎn)變至關(guān)重要。

細(xì)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(guò)程中，腫瘤細(xì)胞招募周?chē)M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(xì)胞遺傳學(xué)技術(shù)，直觀(guān)展現(xiàn)了不同階段腫瘤細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞間的動(dòng)態(tài)相互作用，并通過(guò)長(zhǎng)時(shí)程追蹤，首次發(fā)現(xiàn)腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞會(huì)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(xì)胞仍然具有典型的轉(zhuǎn)移和浸潤(rùn)、促血管生成以及炎癥反應(yīng)等特征，說(shuō)明細(xì)胞進(jìn)入新環(huán)境后，最初環(huán)境賦予細(xì)胞的影響可能仍然存在。

此項(xiàng)研究通過(guò)全新的視角和技術(shù)手段，直觀(guān)展現(xiàn)了體內(nèi)細(xì)胞間的動(dòng)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(shí)現(xiàn)了鄰近細(xì)胞的遺傳操作，為發(fā)育生物學(xué)、干細(xì)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(qiáng)大技術(shù)支撐，具有廣闊的應(yīng)用前景。

研究示意圖。中國(guó)科學(xué)院供圖

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