大补的鹿茸,竟是干细胞家族全新成员!

干细胞家族再添重要一员!

 

  鹿茸不仅是传统意义上的中药材,还是哺乳动物中罕见的能够周期性完全再生的器官,是研究哺乳动物器官再生的绝好模型。中国农业科学院特产研究所特种动物干细胞创新团队完成了对鹿茸干细胞全面系统地鉴定,为干细胞家族再添重要一员。

 

  鹿茸干细胞究竟有哪些特征,它与其他干细胞有哪些异同,这些问题一直没有得到解决。

  该团队此前的多项研究证实,鹿茸再生是一个基于干细胞的过程,并定位了这些干细胞。然而,鹿茸干细胞究竟有哪些特征,它与其他干细胞有哪些异同,这些问题一直没有得到解决。

 

  带着这些问题,研究团队首先检测了多种干细胞核心标记因子在鹿茸干细胞中的表达情况,通过转录组测序比较了鹿茸干细胞与间充质干细胞、骨祖细胞、胚胎干细胞在转录水平的异同,明确了鹿茸干细胞核心标记因子。

  通过胚胎嵌合实验,证实了鹿茸干细胞不像胚胎干细胞那样嵌合到整个宿主的组织中,也不像间充质干细胞那样完全消失,而是有限地嵌合到一些组织中,特别是嵌合到了生殖系统中。

 

  这就证明鹿茸干细胞在分化上介于成体干细胞与胚胎干细胞之间,为干细胞家族增添重要一员。该研究成果定性了具有刺激断肢再生能力的鹿茸干细胞,对深入解析鹿茸再生机制具有里程碑意义。

 

鹿茸:周期性完全再生的器官

 

  实现器官再生,是现代再生医学“皇冠上的明珠”。

 

  但要实现这个终极目标,离不开再生生物学研究的支撑,即通过对不同生物医学模型的研究来揭示再生机制。

  鹿茸作为唯一能够完全再生的哺乳动物附属器官在众多再生模型中尤为独特,同时为我们提供了一个绝佳的机会来揭示自然界是如何解决了哺乳动物复杂器官(包括骨、软骨、血管、神经以及皮肤组织)完全再生的问题。

 

  鹿茸是鹿额骨上的一种附属器官,能够每年脱落并完全再生。鹿茸再生并不是直接在鹿头上进行的,而是发起于角柄的顶端。角柄是着生于鹿额骨上的永久性骨桩。鹿不是生来就带有角柄,而是当雄鹿进入青春期后,在雄激素的作用下从其头部额外崎(眼窝后上方)上发生的。

  无论是入药还是作为膳食进补,多年来人们一直希望从鹿茸中获得抗衰防病的能力,但却对其中的机制不甚明了。

 

  《细胞发现》上发表了我国科学家的研究,研究通过对包括鹿茸干细胞在内的多种细胞进行代谢层面的分子图谱绘制,寻找究竟是什么样的生命活性物质让鹿茸有再生的能力。该研究分析既包括鹿茸干细胞,也包括‘再生之王’蝾螈断肢再生的芽基、还包括年轻的灵长类组织以及具有强再生能力的人类干细胞。

 

  在鹿角的再生过程中,位于鹿角骨膜的鹿茸干细胞可以分化产生包含血管、软骨、骨、真皮和神经在内的完整鹿角器官。可见,干细胞是再生的“主角”。

  干细胞的再生和修复作用是跨物种的,人类的成体干细胞,也可以对多种组织和器官进行再生修复。

 

  团队决定利用干细胞“越老越没用”的规律,与“越进化再生越难”做比对,向自然界存在的低等动物的再生过程学习、向具有较强再生能力的年轻干细胞学习,揭秘再生超能力。

 

  在已有的代谢通路的框架内,研究团队跨物种、跨年龄、跨组织地分析了大量的细胞,发现再生细胞对代谢途径有自己的“偏好”,富集多胺代谢、尿嘧啶代谢、脂肪酸代谢等更频繁地发生。这些代谢通路是跨物种保守的、与再生密切相关,可能蕴含着再生的密码。