在一項新的研究中,來自中國多個研究機構的研究人員通過哺乳動物器官再生,發現發現鹿角芽基祖細胞是高等脊椎動物中保守的再生性細胞的可能來源。
在一項新的研究中,來自中國多個研究機構的研究人員通過哺乳動物器官再生,發現發現鹿角芽基祖細胞(deer antler blastema progenitor cell)是高等脊椎動物中保守的再生性細胞的可能來源。他們指出這一發現可應用于臨床骨修復。隨著關鍵特征基因的激活,它有可能被用于再生醫學中的骨骼、長骨或肢體再生。相關研究結果發表在2023年2月24日的Science期刊上,論文標題為“A population of stem cells with strong regenerative potential discovered in deer antlers”。

肢體和器官的再生是醫學科學中長期以來夢寐以求的技術。人類有一些有限的再生能力,主要在我們的肝臟。如果肝臟的一部分被切除,剩余的肝臟將開始生長,直到達到原來的功能大小。肺部、腎臟和胰腺也能做到這一點,盡管沒有那么徹底或有效。
與此相比,蜥蜴可以再生尾巴,斑馬魚可以再生鰭,龍蝦可以再生爪子,蠑螈可以重建器官、四肢、脊髓,甚至丟失的腦組織。
在此不提水螅,只是因為它能夠在被切成兩半后再生出整個頭部(因為另一半生成了新的身體,形成了兩條水螅),這引起了太多關于“自我”的意義的哲學問題,在此不作討論。至少它超出了目前醫學研究人員考慮在人體組織再生方面進行更溫和的嘗試。
有一種哺乳動物以一種非常常規和可靠的方式從事再生行為,那就是鹿。雄性鹿的鹿角每年都會作為活體組織重新生長,血管和神經包裹著快速生長的骨骼結構。這些作者記錄了鹿角再生過程中出現的類似于芽基的結構,這種結構類似于參與兩棲動物肢體再生的結構,表明脊椎動物組織再生可利用的一種保守的生物特征。
還有一種哺乳動物,即小鼠,其肢體部分的再生能力有限。小鼠可以再生其前趾的尖端。一項跨物種的比較發現,在鹿茸芽基樣結構中發現的再生祖細胞也存在于小鼠再生的前趾尖,但在非再生的小鼠腳趾中卻沒有。這些基因也與在蠑螈四肢或斑馬魚鰭中發現的基因不同。
根據這項新的研究,“這表明哺乳動物附屬器官僅存在兩種已知的再生能力,這意味著存在相對保守的細胞和分子機制。”

鹿角再生過程的細胞圖譜。圖片來自Science, 2023, doi:10.1126/science.add0488。
為了在鹿角再生過程中全面記錄基因轉錄動態和評估細胞類型變化,這些作者對處于不同再生階段的鹿角進行了單細胞RNA測序,并對一只雄性梅花鹿進行了染色體級別的基因組組裝。他們分析了涵蓋鹿角再生關鍵階段的74730個細胞,發現了一些據報道在青蛙和蠑螈的肢體再生以及小鼠的趾尖再生過程中至關重要的細胞類型之間的顯著聯系。
在小鼠身上進行了一項實驗以測試鹿角芽基祖細胞的作用。在該實驗中,鹿角芽基祖細胞被植入到實驗室小鼠的頭部。小鼠的頭蓋上出現了類似鹿角的骨質軟骨形成,這些軟骨不是從局部組織中招募的,而是完全來自于移植的鹿角芽基祖細胞的生長,這表明這些作者成功地分離出了再生所需的細胞類型。
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