Nature：追踪毛囊干细胞的起源

2021年10月7日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自日本理化学研究所的研究人员通过提供一种动态的四维图谱，解释了包括成体毛囊干细胞（hair follicle stem cell）在内的各种毛囊细胞的起源和发育，从而解开了毛囊发育的过程。相关研究结果近期发表在Nature期刊上，论文标题为“Tracing the origin of hair follicle stem cells”。论文通讯作者为日本理化学研究所生物系统动力学研究中心的Hironobu Fujiwara博士。

像我们身体的其他成体组织一样，毛囊是由成体组织干细胞（即毛囊干细胞）再生的。但毛囊干细胞的发育起源在很大程度上没有得到探索，因为缺乏识别和跟踪每个细胞谱系的标志物。

在这项新的研究中， Fujiwara及其研究团队克服了这个问题。该团队让从小鼠胚胎中提取的皮肤样本在体外进行培养，制作了数天内毛囊发育的延时视频。逆向播放这些视频使他们能够追溯到已发育的毛囊中的细胞命运，并追溯到它们的最早起源。

Fujiwara团队看到了类似于圆靶（dartboard）的东西。称为基板（placode）的原始毛囊上皮中的细胞根据其未来的命运以同心的方式排列。位于圆靶中心的细胞形成了毛囊的底部，而外边缘的细胞则停留在皮肤表面。

他们还在毛囊发育的不同时间点进行了单细胞基因表达分析，并重建了细胞谱系信息。该分析与成像数据一致，加强了毛囊干细胞起源于早期基板外环的一个特定区域的观点。

多种细胞的增殖导致基板上的二维同心圆环转变为一系列圆柱形隔间，这些隔间的排列就像可伸缩望远镜的组件，这使得这些作者将这种发育过程称为望远镜模型（telescope model）。

毛囊向外生长，就像伸缩式天线，图片来自Tomo Narashima。

一种类似的现象也解释了果蝇等昆虫中的腿、触角和其他圆柱形附属物的形成。因此，这种望远镜模型可能是一种更广泛的进化保守的发育机制，尽管其他的哺乳动物结构是否以这种方式出现还有待观察。Fujiwara 说，“它还没有得到适当的研究，这使得它成为未来研究的一个重要问题。”

Fujiwara说，“这项研究提供了一种正常毛囊发育的路线图，详细描述了整个细胞谱系的细胞动力学和基因表达变化。”

论文第一作者Ritsuko Morita补充说，“通过将这种路线图与先天性脱发疾病的病例进行比较，也许可以准确地指出异常出现的地方。这些发现可能有助于药物开发者设计新的治疗方法来对抗秃头和其他类型的脱发。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Ritsuko Morita et al. Tracing the origin of hair follicle stem cells. Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-021-03638-5.