2023 年 2 月 24 日,Science 雜志在線發表了來自西北工業大學生态環境學院邱強教授和王文教授團隊、空軍軍醫大學西京醫院黃景輝教授團隊、長春科技學院李春義教授團隊與吉林農業大學李志鵬教授團隊等共同通訊發表題爲 "A population of stem cellswith strong regenerative potential discovered in deer antlers" 的研究論文,該研究首次在鹿角中發現、鑒定并分離了一群具有強大骨再生潛能的幹細胞群。這一發現對于骨再生和骨損傷修複有重要的轉化研究潛能,給哺乳動物器官再生、器官損傷修複帶來新的洞見。
在自然界中,壁虎斷尾後不久就會長出新的尾巴,蝾螈四肢缺損後會長出新的肢體,這種生物體對失去的結構重新自我修複和替代的過程被稱爲 " 再生 "。關于 " 再生 " 的研究一直是國内外科學家關注的重點。哺乳動物(包括人類)的器官和附肢如何實現再生,對于未來實現組織器官損傷修複和對抗器官衰老具有重要意義。長久以來,科學家一直試圖從斑馬魚和蝾螈等再生能力極強的低等脊椎動物中尋找答案,但仍缺乏對哺乳動物再生機制的深入解析。
鹿角是哺乳動物中唯一能在自然情況下周期性完全再生的器官,因此對鹿角再生能力的研究有利于幫助人類進一步了解哺乳動物的再生機制。鹿茸快速生長的季節,每天可長 2~3 厘米,3 個月内長度達到 1.2 米。鹿茸究竟是如何實現如此快速、完整的再生的?
該論文建立了鹿角再生發育的細胞圖譜,系統描述了鹿角再生和快速生長的細胞分子機制,從而發現了鹿角再生過程中特有的幹細胞群,這一幹細胞群是鹿角再生能力的核心細胞群,是鹿角再生能力的必要條件。通過進一步的實驗驗證表明,該細胞群展現出了極強的自我更新、成骨和軟骨分化以及骨骼修複的能力。該研究爲哺乳動物再生能力的研究提供了全新的認知,同時爲哺乳動物骨骼修複和人類骨骼的再生醫學提供了新的研究方向。
▲鹿角脫落後再生示意圖
▲鹿茸關鍵的再生祖細胞使裸鼠頭上長出了 " 鹿角 " 狀結構
▲ ABPCs 可能是哺乳動物附肢再生中發揮重要作用的細胞群,并且與其它非哺乳動物的再生機制不同
▲鹿角快速生長的細胞和分子機制
論文鏈接:https://www.science.org/doi/10.1126/science.add0488