人类或能实现“器官再生”，中国科学家建立鹿角再生细胞图谱

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作者：Jevin

导读：高级脊椎动物具有非凡的能力，即使在成年阶段也能无疤痕愈合和再生失去的附属物。相比之下，哺乳动物在很大程度上失去了附属物或器官再生的能力。然而，鹿角为研究哺乳动物的自发再生提供了一个独特的模型，因为鹿角的再生与哺乳动物长骨发育相似，并且在临床上具有相关性。

2023年2月23日，西北工业大学生态环境学院邱强教授和王文教授团队、空军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等通力合作，首次在鹿角中发现、鉴定并分离了一群具有强大骨再生潜能的干细胞群。这一发现对于骨再生和骨损伤修复有重要的转化研究潜能，给哺乳动物器官再生、器官损伤修复带来新的洞见。

https://www.science.org/doi/10.1126/science.add0488

研究背景

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2019年6月21日，西北农林科技大学姜雨，西北工业大学王文及邱强共同通讯在《Science》发表了研究论文，该研究从牛科动物和鹿科动物中获得了221个转录组，并对三个基因组进行了测序，研究揭示了反刍动物头带的进化，发育和组织学起源以及鹿角再生的遗传机制。已鉴定的基因及其独特的突变为未来头带发育，哺乳动物器官再生和肿瘤发生的功能研究提供了指导。

研究过程

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在最新研究中，为了理解鹿角再生的细胞和分子机制，研究人员收集了鹿角再生连续8个阶段的样本，建立单细胞分辨率的鹿角再生发育细胞图谱，包括：间质细胞（PMCs），成纤维细胞，软骨细胞，成骨细胞，免疫细胞，内皮细胞和血管周细胞等。其中，研究人员识别出一个间质细胞类群，在鹿角再生中发挥重要作用。

在对细胞类型进行更为细致的划分后，研究人员分析了鹿角再生过程中细胞图谱的动态变化。他们发现，在鹿角脱落前和再生0天时，再生组织主要由3类间质细胞组成（PMC1，PMC2，PMC3）；而到再生5天时，细胞异质性明显增加，出现了第四个间质细胞类群，即PMC4细胞群。

接下来一组实验，展示了这群PMC4细胞的强大骨再生能力。研究人员分别将不同阶段的鹿茸组织移植到裸鼠（不会产生免疫排异）模型中，可以看到：移植再生0天鹿茸组织最终形成的组织以成纤维细胞为主；移植再生5天鹿茸组织后，裸鼠在45天后形成了类似鹿角的组织。进一步实验则证实，再生的骨和软骨来自于移植组织而非裸鼠本身。

为了进一步研究鹿角快速生长的细胞和分子机制，研究者对鹿角快速生长阶段生长中心的5个组织层进行了单细胞转录组测序以及Bulk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。

研究意义

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总之，研究建立了鹿角再生全周期的时间-空间细胞图谱，系统描述了鹿角再生和快速生长的细胞分子机制并鉴定出一类哺乳动物特有的干细胞群，发现该细胞群展现出了极强的自我更新及骨骼修复的能力。此外，研究为理解哺乳动物再生提供了全新的认知，同时也为再生医学提供了新的研究方向。

参考资料：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.add0488

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。

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