2023年2月24日西北工業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院邱強(qiáng)教授和王文教授團(tuán)隊(duì)、空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院黃景輝教授團(tuán)隊(duì)、長(zhǎng)春科技學(xué)院李春義教授團(tuán)隊(duì)與吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)李志鵬教授團(tuán)隊(duì)等在SCIENCE上發(fā)表了題為“A population of stem cells with strong regenerative potential discovered in deer antlers"的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)鹿角芽基祖細(xì)胞(deer antler blastema progenitor cell)是高等脊椎動(dòng)物中保守的再生性細(xì)胞的可能來(lái)源。研究指出這一發(fā)現(xiàn)可應(yīng)用于臨床骨修復(fù)。隨著關(guān)鍵特征基因的激活，它有可能被用于再生醫(yī)學(xué)中的骨骼、長(zhǎng)骨或肢體再生。
肢體和器官的再生是醫(yī)學(xué)科學(xué)中長(zhǎng)期以來(lái)夢(mèng)寐以求的技術(shù)。在低等脊椎動(dòng)物中具有顯著的無(wú)瘢痕愈合能力，甚至在成年階段也能夠長(zhǎng)出新的肢體。相比之下，哺乳動(dòng)物基本失去了肢體或器官再生的能力。但是，鹿角為研究哺乳動(dòng)物的自發(fā)再生提供了一個(gè)比較好的模型，因?yàn)槁菇堑脑偕c哺乳動(dòng)物長(zhǎng)骨的發(fā)育相似，并且在臨床上具有相關(guān)性。
鹿角是從鹿頭骨上方的額骨伸出的硬骨，是雄鹿的第二性征。鹿角每年都要更換，都有一次從茸質(zhì)到骨質(zhì)的轉(zhuǎn)變過(guò)程。春天，鹿角開(kāi)始萌發(fā)，剛長(zhǎng)出的角尚未骨化，短小圓潤(rùn)，表面有一層細(xì)密的絨毛，上面有著豐富的血管。待鹿角長(zhǎng)過(guò)3個(gè)月，就達(dá)到了最大尺寸，骨質(zhì)開(kāi)始變硬，外層柔軟的表皮逐漸干枯脫落。這個(gè)時(shí)候也正好進(jìn)入鹿的交配時(shí)節(jié)，鹿角就成為雄鹿進(jìn)行種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)和抵御天敵的兵刃。當(dāng)交配期結(jié)束，鹿角就會(huì)脫落以保存能量，等待第二年春天再長(zhǎng)。
這項(xiàng)研究表明：哺乳動(dòng)物附屬器官僅存在兩種已知的再生能力（鹿和小鼠），這意味著存在相對(duì)保守的細(xì)胞和分子機(jī)制。
圖1 鹿角再生過(guò)程的細(xì)胞圖譜
文中，研究團(tuán)隊(duì)也對(duì)再生鹿角組織石蠟切片進(jìn)行免疫組化實(shí)驗(yàn)及Immunoblotting實(shí)驗(yàn)，采用以下特異性一抗:anti-PRRX1 (Absin, abs134576)、anti-PTN (Absin, abs136720)以及 CX43 (Absin, abs145981) 做了一些蛋白層面的驗(yàn)證。
圖2 免疫組化染色檢測(cè)0 dac再生組織中標(biāo)記基因(PMCs: PRRX1、PMC1: SFRP2、PMC2: PMF1、PMC3: CXCL14)
圖3 免疫組化染色檢測(cè)5 dac再生組織中TNN和TNC。
圖4 Immunoblotting證實(shí)了FGFR2和CX43在ABPCs中的強(qiáng)表達(dá)。
本研究建立了鹿角再生全周期的時(shí)間-空間細(xì)胞圖譜，系統(tǒng)描述了鹿角再生和快速生長(zhǎng)的細(xì)胞分子機(jī)制并鑒定出一類哺乳動(dòng)物的干細(xì)胞群，發(fā)現(xiàn)該細(xì)胞群展現(xiàn)出了很好的自我更新及骨骼修復(fù)的能力。本項(xiàng)目將加深對(duì)哺乳動(dòng)物再生機(jī)制的認(rèn)識(shí)，并為再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展提供新的思路。
參考文獻(xiàn)
[1] Qin, T., Zhang, G., Zheng, Y., Li, S., Yuan, Y., Li, Q., & Qiu, Q. (2023). A population of stem cells with strong regenerative potential discovered in deer antlers. Science, 379(6634), 840-847.
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