沈博實驗室利用半骨透明化技術(shù)揭示骨髓移植后神經(jīng)促進(jìn)造血干細(xì)胞和血管再生的機制

導(dǎo) 讀

北京生命科學(xué)研究所（NIBS）/清華大學(xué)生物醫(yī)學(xué)交叉研究院沈博實驗室發(fā)現(xiàn)外周神經(jīng)和LepR⁺細(xì)胞（LepR陽性間充質(zhì)細(xì)胞）通過相互作用促進(jìn)骨髓移植后造血和血管系統(tǒng)的再生。

造血干細(xì)胞是我們身體中幾乎所有血細(xì)胞的來源，它們存在于骨髓中dute的微環(huán)境里。骨髓中分布著豐富的外周神經(jīng)。造血干細(xì)胞領(lǐng)域內(nèi)之前的研究通過手術(shù)橫斷、化學(xué)藥物消融等方法消融神經(jīng)，探索了骨髓內(nèi)外周神經(jīng)對于造血干細(xì)胞的維持、遷移和再生等生命活動的潛在作用，但是由于不同的骨髓內(nèi)外周神經(jīng)消融手段導(dǎo)致的實驗結(jié)果并不wanquan一致，所以目前對于骨髓內(nèi)外周神經(jīng)對造血干細(xì)胞的功能仍舊存在爭議。

2023年11月27日，北京生命科學(xué)研究所（NIBS）/清華大學(xué)生物醫(yī)學(xué)交叉研究院沈博實驗室，與美國西南醫(yī)學(xué)中心/霍華德休斯研究所Sean Morrison院士實驗室合作，在Nature Cell Biology雜志發(fā)表了文章 “Leptin receptor⁺ cells promote bone marrow innervation and regeneration by synthesizing nerve growth factor"。該研究使用半骨透明化技術(shù)進(jìn)行深度成像，揭示了骨髓內(nèi)外周神經(jīng)通過促進(jìn)LepR⁺細(xì)胞釋放生長因子來促進(jìn)骨髓再生。沈博實驗室PTN項目，北京大學(xué)前沿交叉學(xué)科研究院博士生高祥為本論文的第一作者。沈博研究員和Sean Morrison院士為本論文的共同通訊作者。本論文的其他作者還包括沈博實驗室的倪悅涵（北京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院）、楊敏（北京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院）、張祎旋、郭嘉茗（PTN項目，北京大學(xué)前沿交叉學(xué)科研究院），以及中國藥科大學(xué)的方慎彤教授。本研究得到了國家自然科學(xué)基金委、北京生命科學(xué)研究所的資助。

在本研究中，沈博實驗室使用了一種半骨透明化成像技術(shù)，可以保留骨組織完整的三維結(jié)構(gòu)對半骨進(jìn)行深度成像。該實驗方法可以對半骨或其他多種組織進(jìn)行多組合的抗體熒光標(biāo)記。制備完成后的半骨可以使用Leica Stellairis 8 DIVE成像并通過相關(guān)軟件對獲得的圖像進(jìn)行定性或定量的分析。

在這項工作中，作者首先通過分析測序數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)骨髓內(nèi)主要僅表達(dá)單一的一種神經(jīng)生長因子Nerve Growth Factor（NGF），而且主要由 LepR 陽性間充質(zhì)細(xì)胞（LepR⁺細(xì)胞）表達(dá)。作者構(gòu)建了Ngf^mScarlet/+報告小鼠，使用半骨透明化技術(shù)進(jìn)行深度成像，證明了這一發(fā)現(xiàn)（圖1）：Ngf-mScarlet⁺細(xì)胞主要分布在Endomucin^high的血竇和Endomucin^low的小動脈周圍。骨髓中存在密度更高的血竇，意味著Ngf-mScarlet⁺細(xì)胞主要分布在血竇周圍，這些血竇周圍的細(xì)胞是LepR⁺細(xì)胞。測序數(shù)據(jù)表明，圖中小動脈周圍的Ngf-mScarlet⁺細(xì)胞主要是LepR⁺Osteolectin⁺細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞。

綜上所述，外周神經(jīng)和LepR⁺細(xì)胞通過相互作用促進(jìn)骨髓移植后造血和血管系統(tǒng)的再生，其中LepR⁺細(xì)胞通過合成NGF促進(jìn)骨髓神經(jīng)的維持及其清髓后的生長，而骨髓神經(jīng)通過刺激LepR⁺細(xì)胞釋放多種生長因子來促進(jìn)骨髓再生（見圖3）。本研究為造血干細(xì)胞移植以及白血病等血液疾病的臨床治療提供了重要參考。

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