鹿角再生機(jī)制研究

[本刊訊] 在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等資助下，西北工業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院邱強(qiáng)和王文團(tuán)隊(duì)、中國(guó)人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院黃景輝團(tuán)隊(duì)、長(zhǎng)春科技學(xué)院李春義團(tuán)隊(duì)與吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)李志鵬團(tuán)隊(duì)合作，在鹿角再生機(jī)制研究并用于骨組織再生修復(fù)方面取得進(jìn)展。研究成果以“鹿角中發(fā)現(xiàn)具有強(qiáng)大再生潛力的干細(xì)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(gè)科學(xué)新問(wèn)題”。一些低等脊椎動(dòng)物具有以無(wú)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(jìn)化，哺乳動(dòng)物的再生能力卻逐步喪失。目前，哺乳動(dòng)物的器官再生都是有限和不完全的。因此哺乳動(dòng)物（包括人類(lèi)）器官、附肢的再生機(jī)制研究，對(duì)組織器官損傷修復(fù)、抗器官衰老具有重要意義。

長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家一直試圖從斑馬魚(yú)、蠑螈等再生能力極強(qiáng)的低等脊椎動(dòng)物中尋找答案，然而它們與人類(lèi)親緣關(guān)系較遠(yuǎn)，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(tuán)隊(duì)以鹿角再生機(jī)制為切入點(diǎn)，收集了鹿角再生過(guò)程中8個(gè)階段的樣本，利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序描繪了鹿角再生發(fā)育細(xì)胞圖譜，并分析了鹿角再生過(guò)程中的細(xì)胞動(dòng)態(tài)演變圖譜，發(fā)現(xiàn)了一種特殊的間質(zhì)細(xì)胞類(lèi)群，命名其為“鹿角芽基祖細(xì)胞（antler blastema progenitor cells， ABPCs）”。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)鹿角快速生長(zhǎng)階段的5個(gè)生長(zhǎng)中心組織層單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序以及多轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，發(fā)現(xiàn)ABPCs位于鹿角的尖部，提供了鹿角持續(xù)生長(zhǎng)的干細(xì)胞池。通過(guò)跨物種比較，發(fā)現(xiàn)可再生的小鼠指尖芽基中存在類(lèi)似于ABPCs的細(xì)胞群，而蠑螈四肢和斑馬魚(yú)尾鰭芽基中不存在這種細(xì)胞，提示哺乳動(dòng)物與非哺乳動(dòng)物有著不同的再生機(jī)制；進(jìn)一步與小鼠胚胎骨骼發(fā)育單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄圖譜進(jìn)行比較，鑒定出了151個(gè)與骨骼發(fā)育相關(guān)的高表達(dá)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(xì)胞。

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

（方德聲）