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Nature:挑战常规!发现骨骼生长新机制---生长板中存在干细胞壁龛

来源:本站原创 2019-03-05 20:19

2019年3月5日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中,来自瑞典卡罗林斯卡学院等研究机构的研究人员报道小鼠的骨骼生长与血液、皮肤和其他组织产生新细胞的原理是一样的。这与之前认为骨骼生长依赖于有限数量的逐渐耗尽的祖细胞的认识相矛盾。如果这些新发现也适用于人类,那么它们可能会对治疗患有生长障碍的儿童做出重要贡献。相关研究结果于2019年2月27日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“A radical switch in clonality reveals a stem cell niche in the epiphyseal growth plate”。
图片来自Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-0989-6。

儿童骨骼的生长取决于靠近身体所有长骨(long bone)末端的生长板(growth plate)。这些生长板由软骨细胞组成。这些软骨细胞产生一种支持新骨组织形成的支架,而它们本身是由称为软骨祖细胞(chondroprogenitor)的干细胞样祖细胞产生的。

为了让长骨正常生长,软骨细胞必须在整个生长期内不断产生。这个领域的一般观点是在胚胎发育期间形成有限数量的祖细胞,它们随后用于骨骼生长,直到它们耗尽,人体才停止生长。为了确定是否确实如此,这些研究人员决定研究小鼠体内的软骨细胞形成。

论文通讯作者、卡罗林斯卡学院生理学与药理学系讲师Andrei Chagin说,“我们发现在胚胎发育过程中,一小群细胞‘克隆’是由相同的祖细胞产生的,这与目前的观点是一致的。但是,在出生后,细胞动力学发生了巨大的变化而形成了较大的稳定的克隆,这些克隆经证实是软骨祖细胞获得再生能力的结果。”

这种祖细胞行为是不断产生新细胞的组织的典型表现,如皮肤、血液和肠道组织。对于这些类型的组织,人们已发现祖细胞位于一种非常特殊的微环境---干细胞壁龛(stem cell niche)---中,这种干细胞壁龛不仅产生必需的细胞(比如皮肤细胞和血细胞),而且也能够让这些祖细胞自我更新。如果这种干细胞壁龛受到破坏或者遭受功能障碍,那么这些祖细胞就会耗尽并且相应的组织就会受到破坏。

这些研究人员如今证实至少在小鼠体内,生长板中也存在干细胞壁龛,如果这种局部的微环境受到破坏,骨骼生长就会停止,这意味着骨骼生长遵循着与科学家之前认为的完全不同的原则。

Chagin说,“如果事实证实人类也有这种生长机制,那么这可能导致人们针对患有生长障碍的儿童使用的众多治疗方法进行重大评估。这种机制也可能解释了一些以前令人费解的现象,比如在发生某些基团突变的患者中观察到的骨骼无限制生长。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Phillip T. Newton et al. A radical switch in clonality reveals a stem cell niche in the epiphyseal growth plate. Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-0989-6.
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