干细胞修复术，将在修复器官、癌症研究产生重大作用

文/陈根

希腊神话中普罗米修斯肝脏的循环破坏和再生凸显了古代对组织再生和自我修复能力的迷恋，而现代干细胞技术的发展，却为人类组织再生和自我修复提供了可能性。

干细胞 (stem cell)是人体中具有增殖和分化能力的一类多潜能细胞。在一定条件下，该类细胞可以从单一细胞分化为多种不同细胞，就像树干上可以生出树枝、叶子、花朵一样。

根据分化能力的不同，干细胞可以分为全能干细胞（totipotent stem cell)、多能干细胞（pluripotent stem cell)和单能干细胞（unipotent stem cell)。全能干细胞一般指受精卵到卵裂期32细胞前的所有细胞，这类细胞可以分化为任何类型的细胞。而随着人体的发育成熟，体内的细胞渐渐失去分化的能力，只有骨髓、脂肪等仍保留着少量具有分化能力的细胞。

对干细胞的研究也是现代医学的重点之一，近日，一篇发表在国际杂志Cell上题为“Skin in the Game：Stem Cells in Repair，Cancer，and Homeostasis”的综述文章中，来自耶鲁大学的科学家概述了干细胞在皮肤损伤修复、癌症和稳态维持等方面扮演的关键角色。

研究者Elaine Fuchs因发现成体皮肤干细胞在机体平衡、伤口修复、炎症和癌症中扮演的关键角色，于近日获得了2020年加拿大盖德纳国际奖，相关研究结果或能帮助科学家们理解成体干细胞形成、维持和修复组织的分子机制，同时也为发现其它干细胞系统特殊通路提供了新的线索。

在过去15年里，研究者Elaine Fuchs及其同事利用毛囊干细胞（HFSCs，hair follicle stem cells）的分子基因表达，发现并阐明了多个转录、表观遗传学和生境因子在HFSCs形成和再生过程中的重要功能，他们发现，毛囊中的两层干细胞能通过生长因子BMP6和FGF18来互相交流，这两中因子能在毛囊隆突细胞中表达并被分泌，从而通过诱导其表达诸如NFATC1和FOXC1的转录因子来维持HFSCs处于一种静息状态，从另一方面来讲，HFSCs的早期子代能够分泌Shh信号从而刺激更多子代细胞的自我更新和再生。

研究者Fuchs的贡献超出了我们对皮肤毛囊发育和再生的理解，其研究团队在伤口愈合研究上取得了重大进展，他们发现，在损伤后皮肤修复过程中，HFSCs能促进表皮干细胞的迁移以便封闭损伤开放的上皮细胞。随后研究者揭示了滤泡间表皮干细胞促进伤口修复的机制，结果证明了像造血干细胞和祖细胞一样，损伤会促进上皮干细胞的炎症记忆，从而增强其对未来损伤修复的能力，这种记忆需要炎症刺激，即通过炎性小体信号来驱动上皮干细胞的表观遗传学改变。

鉴于伤口管理作为一个全球人口健康问题的重要性，相关研究或能为后期科学家们开发有效的临床疗法来治疗危害人类健康严重的疾病提供新的思路。

研究者Fuchs的另一个主要研究领域就是分析皮肤如何产生癌症，他们发现，皮肤肿瘤时由表皮中Wnt信号的过度激活所引发，随后研究者试图利用先进技术对遗传性小鼠模型进行研究来揭示皮肤中肿瘤产生的分子机制。

总之，研究者Fuchs帮助我们揭示了在机体平衡、损伤修复和肿瘤形成过程中组织内干细胞相互交流的分子机制，通过利用强大的细胞生物学工具并将其应用于组织生物学研究中，研究者以大胆的方式改变了干细胞生物学在多个研究领域的影响，包括免疫学、伤口修复、皮肤病研究和癌症生物学等，这就好像普罗米修斯的肝脏一样，其一次又一次地重塑自己。