歸巢是另一個(gè)術(shù)語，用于描述干細(xì)胞通過外周血和整個(gè)內(nèi)皮血管系統(tǒng)遷移到體內(nèi)不同器官的過程。

歸巢與遷徙過程| 視頻

細(xì)胞建立的治療主題中持續(xù)存在的問題是將細(xì)胞輸送到損傷部位，這一過程稱為“歸巢”。

什么是間充質(zhì)干細(xì)胞的歸巢和遷移？有什么作用和重要性？

一、什么是歸巢效應(yīng)？

“歸巢”（homing）最早是指循環(huán)在血液中的淋巴細(xì)胞傾向于遷移到它們?cè)扰缮阅抢锏牧馨图?xì)胞部位，如淋巴結(jié)，這一回歸現(xiàn)象稱為“淋巴細(xì)胞的歸巢”，這是1983年Gallation提出來的 。后來“歸巢”這一概念逐漸引申至干細(xì)胞。

而干細(xì)胞歸巢是指內(nèi)源或外源性干細(xì)胞在多種因素的作用下，能定向趨向性遷移，越過血管內(nèi)皮細(xì)胞至靶向組織并定植存活的過程，類似人體局部炎癥反應(yīng)后大量白細(xì)胞遷移至炎癥周圍。甚至歸巢至骨髓，歸巢至各個(gè)臟器，腫瘤部位。

二、什么是干細(xì)胞歸巢效應(yīng)？

除了造血干細(xì)胞之外，干細(xì)胞的歸巢性主要是指的間充質(zhì)干細(xì)胞MSCs。

2010年，Saito等人首次證明了間充質(zhì)干細(xì)胞的歸巢能力。之后大量的不同研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)組織損傷后，移植入人體的外源性間充質(zhì)干細(xì)胞優(yōu)先向炎癥區(qū)域和損傷組織歸巢，缺血損傷的組織更能吸引間充質(zhì)干細(xì)胞的歸巢，并且歸巢至損傷處能發(fā)揮治療作用。

在間充質(zhì)干細(xì)胞治療中，歸巢其安全性和有效性是應(yīng)用于臨床的重要因素。

干細(xì)胞周圍的細(xì)胞形成像搖籃樣的環(huán)境保護(hù)著干細(xì)胞，這一環(huán)境被稱為微環(huán)境（干細(xì)胞巢，niche），它是干細(xì)胞存在的基礎(chǔ)。微環(huán)境由和干細(xì)胞相鄰的各種細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)以及多種細(xì)胞因子等構(gòu)成。微環(huán)境不僅給干細(xì)胞提供養(yǎng)分，同時(shí)還指導(dǎo)干細(xì)胞的行動(dòng)，決定干細(xì)胞的分化方向。

微環(huán)境改變是MSCs歸巢的始動(dòng)因素，組織損傷局部表達(dá)多種趨化因子、黏附因子、生長因子等各種信號(hào)分子。

不同的微環(huán)境分泌不同的信號(hào)分子，吸引MSCs定向到達(dá)該組織。

近年來，大量干細(xì)胞的研究成果不斷涌現(xiàn)，其中的一些研究表明，干細(xì)胞的歸巢性使其在治療疾病尤其是難治性疾病方面，表現(xiàn)出不可替代的優(yōu)勢。

三、干細(xì)胞的歸巢性帶來記憶功能

研究表明，干細(xì)胞歸巢機(jī)制具有一定的記憶功能，它能夠記住曾經(jīng)發(fā)生過的損傷，并儲(chǔ)存下相應(yīng)創(chuàng)傷或炎癥的記憶。

干細(xì)胞會(huì)經(jīng)常性地與免疫系統(tǒng)進(jìn)行合作，利用對(duì)于損傷的記憶來改善組織以后對(duì)于損傷或是致病性攻擊的反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)加快新傷口的愈合。

傷口或其他有害的觸發(fā)炎癥的經(jīng)歷會(huì)給駐留在皮膚中的上皮干細(xì)胞帶來持久的記憶，讓它們更快地愈合隨后發(fā)生的皮膚損傷。這些補(bǔ)充皮膚外層的上皮干細(xì)胞從炎癥中獲得線索。

初始的炎癥讓這些干細(xì)胞變得敏感：當(dāng)它們?cè)俅胃兄装Y來臨時(shí)，它們更快地作出反應(yīng)。干細(xì)胞的記憶功能主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：

1. 對(duì)短暫刺激能夠維持較長時(shí)間的反應(yīng)；
2. 對(duì)同一因素的二次刺激具有更加強(qiáng)烈的反應(yīng)；
3. 對(duì)不同的刺激具有不同的反應(yīng)。

干細(xì)胞在同一因素的二次刺激下會(huì)產(chǎn)生更強(qiáng)烈的反應(yīng)。

紐約大學(xué)的免疫學(xué)家蘇魯?shù)佟つ慰搜芯苛擞嘘P(guān)皮膚及其他組織干細(xì)胞記憶損傷和炎癥的關(guān)系。

正如2017年發(fā)表在《自然》論文中所描述的那樣：如果小鼠身上的皮膚斑塊發(fā)炎并愈合，那么那個(gè)部位的傷口愈合速度將是原來的2.5倍，這種效果可能長達(dá)6個(gè)月。在實(shí)驗(yàn)中保留在干細(xì)胞中的記憶大有益處，因?yàn)樗{(diào)節(jié)細(xì)胞使其在傷口愈合和再生方面更強(qiáng)大。

干細(xì)胞具有類似免疫細(xì)胞的短期記憶功能，表現(xiàn)在對(duì)短暫刺激維持較長時(shí)間的反應(yīng)。干細(xì)胞記憶功能特點(diǎn)，可以用不同的因素處理，強(qiáng)化其治療特異性組織損傷或疾病的活性。

四、提高歸巢效率，治療效果更佳

干細(xì)胞的歸巢性對(duì)其在臨床上的療效起到至關(guān)重要的作用，然而常常遇到干細(xì)胞歸巢效率低下的問題，近年來科學(xué)家們對(duì)此展開了大量的研究，希望通過提高歸巢率實(shí)現(xiàn)提高療效與減少副作用。為了提高干細(xì)胞的歸巢效率，科學(xué)家提出了幾種方法。

1.基因改造，可通過病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)使干細(xì)胞過表達(dá)歸巢因子，如趨化因子(CXCR4)或粘附受體(VLA-4）等，從而使得干細(xì)胞歸巢效率提升。發(fā)表于《卒中》的一篇文章顯示[4]，對(duì)大鼠間充質(zhì)干細(xì)胞進(jìn)行基因修飾后，使其過表達(dá)整合素α4，可促進(jìn)干細(xì)胞向頸動(dòng)脈注射后的腦栓塞部位遷移。

2.磁引導(dǎo)技術(shù)，科學(xué)家還想到利用磁場引導(dǎo)干細(xì)胞到達(dá)特定損傷部位，用磁性顆粒標(biāo)記的干細(xì)胞利用外部磁場被引導(dǎo)到損傷部位。Arbab等人[5]，用氧化鐵(Fe2O3)顆粒標(biāo)記間充質(zhì)干細(xì)胞靜脈注射大鼠，以是否在肝臟上方放置外部磁鐵的大鼠分為試驗(yàn)組和對(duì)照組。戴上外磁鐵的大鼠在給藥15天后肝臟中標(biāo)記的干細(xì)胞數(shù)量大約是對(duì)照組的2倍。在沒有戴磁鐵的大鼠中，MSCs主要分布在門脈系統(tǒng)周圍，但在戴磁鐵的大鼠中，MSCs滲透到更深的肝實(shí)質(zhì)中。

3.?水凝膠支架，科學(xué)家還嘗試將趨化因子或細(xì)胞因子浸漬的水凝膠支架植入靶組織來調(diào)節(jié)干細(xì)胞歸巢；直接將干細(xì)胞注射至靶組織；減少肺內(nèi)血管干細(xì)胞滯留等方法來提高干細(xì)胞的歸巢性。

五、干細(xì)胞歸巢效應(yīng)的重要性

干細(xì)胞“巢”作為一種特殊的微環(huán)境，是干細(xì)胞存在的基礎(chǔ)，“巢”通過不同信號(hào)途徑調(diào)控著干細(xì)胞的行為，使干細(xì)胞的生長、更新和分化在生理?xiàng)l件下處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。對(duì)于歸巢機(jī)制目前尚不明確，但參與歸巢小組的成員很多，諸如趨化因子、生長因子和黏附因子等。間充質(zhì)干細(xì)胞的移植方式通常包括動(dòng)脈輸注、靜脈輸注、局部注射移植等，然后利用其歸巢性修復(fù)特定損傷組織。

間充質(zhì)干細(xì)胞因具有強(qiáng)大的增殖能力，多向分化能力和特殊的免疫調(diào)控能力，在各種創(chuàng)傷修復(fù)的研究當(dāng)中占有越來越重要的地位，例如MSCs在心肌梗死、脊髓損傷和免疫疾病中的治療作用已成為當(dāng)下的研究熱點(diǎn)，而MSCs要發(fā)揮這些強(qiáng)大功能的前提則是需要有足夠數(shù)量的MSCs歸巢并存活于損傷的靶組織。

歸巢性是間充質(zhì)干細(xì)胞能夠廣泛應(yīng)用于疾病治療，特別是系統(tǒng)性疾病治療的重要因素，在臨床上具有巨大的應(yīng)用潛能。因此，在干細(xì)胞歸巢機(jī)制的加持下，無論身體哪里出現(xiàn)了問題，都可以靜脈注射，一次性方便、安全地將大量干細(xì)胞輸送至身體損傷的部位，而不用擔(dān)心剛輸入就消失了。通過靜脈輸入的干細(xì)胞，也確實(shí)會(huì)在受損部位發(fā)揮積極的修復(fù)功能，這也在理論層次上正式解釋了干細(xì)胞靜脈輸注的科學(xué)原理。

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