Science：我国科学家发现驱动鹿角再生的干细胞

在一项新的研究中，来自中国多个研究机构的研究人员通过哺乳动物器官再生，发现发现鹿角芽基祖细胞（deer antler blastema progenitor cell）是高等脊椎动物中保守的再生性细胞的可能来源。他们指出这一发现可应用于临床骨修复。随着关键特征基因的激活，它有可能被用于再生医学中的骨骼、长骨或肢体再生。相关研究结果发表在2023年2月24日的Science期刊上，论文标题为“A population of stem cells with strong regenerative potential discovered in deer antlers”。

肢体和器官的再生是医学科学中长期以来梦寐以求的技术。人类有一些有限的再生能力，主要在我们的肝脏。如果肝脏的一部分被切除，剩余的肝脏将开始生长，直到达到原来的功能大小。肺部、肾脏和胰腺也能做到这一点，尽管没有那么彻底或有效。

与此相比，蜥蜴可以再生尾巴，斑马鱼可以再生鳍，龙虾可以再生爪子，蝾螈可以重建器官、四肢、脊髓，甚至丢失的脑组织。

在此不提水螅，只是因为它能够在被切成两半后再生出整个头部（因为另一半生成了新的身体，形成了两条水螅），这引起了太多关于“自我”的意义的哲学问题，在此不作讨论。至少它超出了目前医学研究人员考虑在人体组织再生方面进行更温和的尝试。

有一种哺乳动物以一种非常常规和可靠的方式从事再生行为，那就是鹿。雄性鹿的鹿角每年都会作为活体组织重新生长，血管和神经包裹着快速生长的骨骼结构。这些作者记录了鹿角再生过程中出现的类似于芽基的结构，这种结构类似于参与两栖动物肢体再生的结构，表明脊椎动物组织再生可利用的一种保守的生物特征。

还有一种哺乳动物，即小鼠，其肢体部分的再生能力有限。小鼠可以再生其前趾的尖端。一项跨物种的比较发现，在鹿茸芽基样结构中发现的再生祖细胞也存在于小鼠再生的前趾尖，但在非再生的小鼠脚趾中却没有。这些基因也与在蝾螈四肢或斑马鱼鳍中发现的基因不同。

根据这项新的研究，“这表明哺乳动物附属器官仅存在两种已知的再生能力，这意味着存在相对保守的细胞和分子机制。”

鹿角再生过程的细胞图谱。图片来自Science, 2023, doi:10.1126/science.add0488。

为了在鹿角再生过程中全面记录基因转录动态和评估细胞类型变化，这些作者对处于不同再生阶段的鹿角进行了单细胞RNA测序，并对一只雄性梅花鹿进行了染色体级别的基因组组装。他们分析了涵盖鹿角再生关键阶段的74730个细胞，发现了一些据报道在青蛙和蝾螈的肢体再生以及小鼠的趾尖再生过程中至关重要的细胞类型之间的显著联系。

在小鼠身上进行了一项实验以测试鹿角芽基祖细胞的作用。在该实验中，鹿角芽基祖细胞被植入到实验室小鼠的头部。小鼠的头盖上出现了类似鹿角的骨质软骨形成，这些软骨不是从局部组织中招募的，而是完全来自于移植的鹿角芽基祖细胞的生长，这表明这些作者成功地分离出了再生所需的细胞类型。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

1. Tao Qin et al. A population of stem cells with strong regenerative potential discovered in deer antlers. Science, 2023, doi:10.1126/science.add0488.

2. Datao Wang et al. Stem cells drive antler regeneration. Science, 2023, doi:10.1126/science.adg9968.

3. Regenerating bone with deer antler stem cells

https://phys.org/news/2023-03-regenerating-bone-deer-antler-stem.html