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▲在斑马鱼的幼虫中，由色素细胞形成的遮阳伞保护脆弱的干细胞免受紫外线的伤害。
▲缺乏色素细胞伞保护的斑马鱼幼苗的肾脏中干细胞（红色）暴露在紫外线下。
在人类和其他哺乳动物中，产生所有血细胞的造血干细胞都存在于骨骼中，而鱼的造血干细胞却存在于肾脏。20世纪70年代末，生物学家发现血液系统在“造血干细胞壁龛”中发育，此后他们一直在研究为什么不同生物的造血功能位于不同的位置。
近日，哈佛大学干细胞与再生生物学、波士顿儿童医院干细胞项目和哈佛干细胞研究所的研究人员发现：生物进化出造血干细胞壁龛来保护造血干细胞免受有害紫外线(UV)射线的伤害。这项研究将帮助提高造血干细胞移植的安全性，论文于6月13日发表在《自然》杂志上。
这项研究的灵感来自于对斑马鱼（常用动物模型）偶然地观察。“我试着在显微镜下观察造血干细胞时，肾脏上方的一层黑色素细胞挡住了我的视线，它的形状让我想起了遮阳伞，那它能保护造血干细胞免收受紫外线伤害吗？”德国弗莱堡医学中心的儿科中心的Friedrich Kapp医学博士说。
Kapp随后将正常的斑马鱼和变异的斑马鱼暴露在紫外线辐射下。果然，突变体中的造血干细胞的数量减少了。而将正常的斑马鱼翻转后接受紫外线的辐射也使它们失去了造血干细胞，证明黑色素细胞伞能够在身体上方保护肾脏中的干细胞免受射线的伤害。
随后，研究人员研究了进化树以寻找不同物种的相似之处。结果发现，在很长一段时间内，黑色素细胞一直围绕着造血干细胞壁龛，包括在5亿年前与其他脊椎动物家族分离的鱼类中也是如此。通过观察箭毒蛙的发育，研究人员发现当蝌蚪长出腿时，造血干细胞会从黑色素细胞覆盖的肾脏转移到骨髓。在所有的发育阶段，青蛙的造血干细胞壁龛一直被保护着免受紫外线伤害。
“我们现在有证据表明，阳光是造血干细胞壁龛的进化驱动因素，”通讯作者，哈佛大学的干细胞和再生生物学教授Leonard Zon博士说。
Zon将通过定义控制黑色素细胞和造血干细胞之间相互作用的信号通路来继续研究造血干细胞壁龛。“在造血干细胞移植中，移植的细胞需要在体内找到一个新的、安全的家。一旦更好地了解了造血干细胞壁龛，我们就能使造血干细胞移植变得更加安全。”Zon说。
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编译：花花 审稿：alone 编辑：张梦
来源：https://phys.org/news/2018-06-blood-cells-bones.html
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