SCIENCE分享：鹿角芽基祖细胞成为动物中保守的再生性细胞可能来源

2023年2月24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在SCIENCE上发表了题为“A population of stem cells with strong regenerative potential discovered in deer antlers”的研究论文。该研究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。研究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。
 

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。在低等脊椎动物中具有显著的无瘢痕愈合能力，甚至在成年阶段也能够长出新的肢体。相比之下，哺乳动物基本失去了肢体或器官再生的能力。但是，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的发育相似，并且在临床上具有相关性。

鹿角是从鹿头骨上方的额骨伸出的硬骨，是雄鹿的第二性征。鹿角每年都要更换，都有一次从茸质到骨质的转变过程。春天，鹿角开始萌发，刚长出的角尚未骨化，短小圆润，表面有一层细密的绒毛，上面有着丰富的血管。待鹿角长过3个月，就达到了最大尺寸，骨质开始变硬，外层柔软的表皮逐渐干枯脱落。这个时候也正好进入鹿的交配时节，鹿角就成为雄鹿进行种内竞争和抵御天敌的兵刃。当交配期结束，鹿角就会脱落以保存能量，等待第二年春天再长。

这项研究表明：哺乳动物附属器官仅存在两种已知的再生能力（鹿和小鼠），这意味着存在相对保守的细胞和分子机制。

图1 鹿角再生过程的细胞图谱

文中，研究团队也对再生鹿角组织石蜡切片进行免疫组化实验及Immunoblotting实验，采用以下特异性一抗:anti-PRRX1 (Absin, abs134576)、anti-PTN (Absin, abs136720)以及 CX43 (Absin, abs145981) 做了一些蛋白层面的验证。

图2 免疫组化染色检测0 dac再生组织中标记基因(PMCs: PRRX1、PMC1: SFRP2、PMC2: PMF1、PMC3: CXCL14)

图3 免疫组化染色检测5 dac再生组织中TNN和TNC。

图4 Immunoblotting证实了FGFR2和CX43在ABPCs中的强表达。

本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。本项目将加深对哺乳动物再生机制的认识，并为再生医学的发展提供新的思路。

参考文献

[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.