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    我国学者在鹿角再生机制与骨组织再生修复研究方面取得进展

    日期 2023-03-02   来源:医学科学部   作者:王少伟 杜贤进 方冬 窦豆  【 】   【打印】   【关闭

    图 鹿角快速生长的细胞和分子机制

      在国家自然科学基金项目(批准号:32225009、31970392、82122043、32030016、32122083、U20A20403)等资助下,西北工业大学生态环境学院邱强和王文教授团队、中国人民解放军第四军医大学西京医院黄景辉教授团队、长春科技学院李春义教授团队与吉林农业大学李志鹏教授团队合作,在鹿角再生机制研究并用于骨组织再生修复方面取得进展。研究成果以“鹿角中发现具有强大再生潜力的干细胞群(A population of stem cells with strong regenerative potential discovered in deer antlers)”为题,于2023年2月23日在线发表于《科学》(Science)杂志。论文链接:https://www.science.org/doi/10.1126/science.add0488。

      人体组织器官再生是重要的世界科技前沿方向之一,被列入2021年《科学》杂志发布的“新125个科学问题”。一些低等脊椎动物具有以无疤痕方式愈合,再生丢失器官或附肢的能力,但随着物种逐渐进化,哺乳动物的再生能力却逐步丧失。目前,哺乳动物的器官再生都是有限和不完全的。因此哺乳动物(包括人类)器官、附肢的再生机制研究,对组织器官损伤修复、抗器官衰老具有重要意义。

      长期以来,科学家们一直试图从斑马鱼、蝾螈等再生能力极强的低等脊椎动物中寻找答案,然而,它们与人类亲缘关系较远,限制了相关研究成果向临床医学的转化。该研究团队以鹿角再生机制为切入点,收集了鹿角再生过程中8个阶段的样本,利用单细胞转录组测序描绘了鹿角再生发育细胞图谱,并分析了鹿角再生过程中的细胞动态演变图谱,发现了一种特殊的间质细胞类群,命名为“鹿角芽基祖细胞(antler blastema progenitor cells,ABPCs)”;对鹿角快速生长阶段的5个生长中心组织层单细胞转录组测序以及多转录组测序,发现ABPCs位于鹿角的尖部,提供了鹿角持续生长的干细胞池。通过跨物种比较,发现可再生的小鼠指尖芽基中存在类似于ABPCs的细胞群,而蝾螈四肢和斑马鱼尾鳍芽基中不存在这种细胞,提示哺乳动物与非哺乳动物有着不同的再生机制;进一步与小鼠胚胎骨骼发育单细胞转录图谱进行比较,鉴定出了151个与骨骼发育相关的高表达基因;在裸鼠肾囊膜下异位成骨模型以及兔子骨缺损修复模型中发现,ABPCs的骨骼修复能力显著优于骨髓间充质干细胞(图)。

      该研究揭示了鹿角再生及其快速生长的细胞学基础和分子机制,为骨组织再生修复研究提供了一种新的干细胞类群,也为哺乳动物的再生医学研究提供了新的方向。