鹿角再生機制研究

[本刊訊] 在國家自然科學(xué)基金項目等資助下，西北工業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院邱強和王文團隊、中國人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院黃景輝團隊、長春科技學(xué)院李春義團隊與吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)李志鵬團隊合作，在鹿角再生機制研究并用于骨組織再生修復(fù)方面取得進展。研究成果以“鹿角中發(fā)現(xiàn)具有強大再生潛力的干細胞群”為題，于2023年2月23日在線發(fā)表于《科學(xué)》（Science）雜志上。

人體組織器官再生是重要的世界科技前沿方向之一，2021年被列入《科學(xué)》雜志發(fā)布的“125個科學(xué)新問題”。一些低等脊椎動物具有以無疤痕方式愈合，再生丟失器官或附肢的能力，但隨著物種逐漸進化，哺乳動物的再生能力卻逐步喪失。目前，哺乳動物的器官再生都是有限和不完全的。因此哺乳動物（包括人類）器官、附肢的再生機制研究，對組織器官損傷修復(fù)、抗器官衰老具有重要意義。

長期以來，科學(xué)家一直試圖從斑馬魚、蠑螈等再生能力極強的低等脊椎動物中尋找答案，然而它們與人類親緣關(guān)系較遠，限制了相關(guān)研究成果向臨床醫(yī)學(xué)的轉(zhuǎn)化。該研究團隊以鹿角再生機制為切入點，收集了鹿角再生過程中8個階段的樣本，利用單細胞轉(zhuǎn)錄組測序描繪了鹿角再生發(fā)育細胞圖譜，并分析了鹿角再生過程中的細胞動態(tài)演變圖譜，發(fā)現(xiàn)了一種特殊的間質(zhì)細胞類群，命名其為“鹿角芽基祖細胞（antler blastema progenitor cells， ABPCs）”。研究團隊對鹿角快速生長階段的5個生長中心組織層單細胞轉(zhuǎn)錄組測序以及多轉(zhuǎn)錄組測序，發(fā)現(xiàn)ABPCs位于鹿角的尖部，提供了鹿角持續(xù)生長的干細胞池。通過跨物種比較，發(fā)現(xiàn)可再生的小鼠指尖芽基中存在類似于ABPCs的細胞群，而蠑螈四肢和斑馬魚尾鰭芽基中不存在這種細胞，提示哺乳動物與非哺乳動物有著不同的再生機制；進一步與小鼠胚胎骨骼發(fā)育單細胞轉(zhuǎn)錄圖譜進行比較，鑒定出了151個與骨骼發(fā)育相關(guān)的高表達基因；在裸鼠腎囊膜下異位成骨模型以及兔子骨缺損修復(fù)模型中發(fā)現(xiàn)，ABPCs的骨骼修復(fù)能力顯著優(yōu)于骨髓間充質(zhì)干細胞。

該研究揭示了鹿角再生及其快速生長的細胞學(xué)基礎(chǔ)和分子機制，為骨組織再生修復(fù)研究提供了一種新的干細胞類群，也為哺乳動物的再生醫(yī)學(xué)研究提供了新的方向。

（方德聲）