上海科学家建立新技术追踪细胞“搬家”：为肿瘤学等提供新思路

《孟母三迁》的故事家喻户晓，孟轲的母亲多次迁居，是为了给孩子选择良好的教育环境。人们在社会活动中不断受到周围环境的影响，细胞也是如此。

受到邻近细胞的影响，不同环境中的细胞在形态结构和生理功能等方面都会表现出不同特征，命运也会因环境而变化。

如何在复杂的体内环境中精准且直观地揭示细胞间相互作用，是科学家们致力解决的技术难题。

中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）周斌研究组基于合成生物学结合遗传学技术，开发了可以捕捉体内细胞间相互作用并能够永久追踪邻近细胞的创新研究工具——邻近细胞遗传学技术，为发育生物学、肿瘤学等众多领域的研究提供了强大技术支撑。该成果于北京时间12月2日发表于国际学术期刊《科学》。

小鼠胚胎细胞接触不同细胞后的变化  中国科学院分子细胞科学卓越创新中心供图

体内细胞互作过程高度动态，用传统研究细胞互作的方法难以捕获。周斌研究员带领团队以小鼠为模型，历时十年开发了邻近细胞遗传学技术，在多种组织中实现对相邻细胞的精准定位和永久示踪。

研究表明，体内细胞间的空间位置是动态变化的，细胞也会“搬家”，选择新的“邻居”和新的“生活环境”。

周斌研究组利用新开发的邻近细胞遗传学技术，发现心脏中的内皮细胞在早期胚胎发育过程中会迁移到肝脏。这些内皮细胞在肝脏组织的微环境影响下，会转变成为肝脏特有的肝血窦内皮细胞。由此可见，细胞间的互作及所处环境对细胞命运和功能转变至关重要。

细胞间的密切接触还与各种疾病发生发展紧密相关。

以肿瘤为例，在肿瘤发生过程中，肿瘤细胞招募周围组织中的血管迁移至肿瘤，受到肿瘤环境影响，肿瘤血管与正常血管相比具有显著差异。研究人员利用邻近细胞遗传学技术，直观展现了不同阶段肿瘤细胞和血管内皮细胞间的动态相互作用，并通过长时程追踪，首次发现肿瘤血管内皮细胞会迁移到肿瘤外包膜。这部分迁移到肿瘤外包膜的血管内皮细胞仍然具有典型的转移和浸润、促血管生成以及炎症反应等特征，说明细胞进入新环境后，最初环境赋予细胞的影响可能仍然存在。

该研究通过全新的视角和技术手段，直观展现了体内细胞间的动态相互作用。这一新技术突破了传统示踪技术的局限，实现了邻近细胞的遗传操作，为发育生物学、干细胞生物学、免疫学和肿瘤学等众多领域研究提供了新的研究思路和强大技术支撑，具有广阔应用前景。

中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）周斌研究组博士后张少华和副研究员赵欢博士为该论文的共同第一作者，周斌研究员为该论文通讯作者。该工作得到了美国加州大学旧金山分校Rong A. Wang教授、西湖大学何灵娟研究员的大力支持。该工作也得到分子细胞科学卓越创新中心动物平台和细胞分析技术平台以及上海南方模式生物公司的大力支持，并得到来自中科院、基金委、科技部、上海市科委等部门的经费支持。