Sci Adv：南方医科大学费继锋等团队发现再生的“细胞重编程”开关：蝾螈肌肉干细胞在断尾后重返胚胎状态，TGF-β信号决定其变身方向

探索器官再生的基本机制对于推动再生医学的发展至关重要。蝾螈尾部为研究包括分节肌肉、椎骨和皮肤在内的初级体轴再生提供了一个理想模型。在尾部发育过程中，肌肉干细胞（MuSCs）表现出对肌肉谱系预期的特异性。然而，尾部截断诱导了MuSCs潜能的扩展，使其克隆贡献于肌肉以及包括软骨、周细胞和成纤维细胞在内的结缔组织。

2026年2月6日，南方医科大学费继锋，Chao Yi，华南师范大学刘彦梅，华大基因研究院Hanbo Li和奥地利科学院Elly M. Tanaka共同通讯在Science Advances 在线发表题为“Divergent stem cell mechanisms govern the primary body axis and appendage regeneration in the axolotl”的研究论文。该研究表明，这些潜能差异很可能由细胞内在因素决定。

单细胞RNA测序分析显示，尾部MuSCs会回复到一种类似于胚胎中胚层的状态。通过在MuSCs中过表达组成型活化的转化生长因子-β（TGF-β）受体或其信号通路拮抗剂Smad7进行遗传操作，作者证明TGF-β信号水平分别决定了MuSCs向结缔组织谱系或肌肉的命运走向。作者的研究结果表明，MuSCs的这种可塑性差异可能代表了初级体轴再生与附肢再生的一个根本区别。

蝾螈能够再生多个复杂器官，包括尾部与肢体。这些器官均由相似的中胚层组织构成，如肌肉、真皮与骨骼，但尚不清楚再生这两个身体区域是否采用相同的干细胞机制。先前对肢体的研究发现，谱系限制性祖细胞/干细胞参与芽基形成，并在再生过程中产生相应的组织。尾部再生尤其值得关注，因其代表主轴的再生。尾部截除后可再生出包含所有主轴组织（包括肌肉、结缔组织与脊髓）的功能性结构。然而，与肢体再生相比，目前对尾部再生细胞起源的认识仍较为有限。

模式机理图（图片源自Science Advances ）

肌肉干细胞通常被视为单能干细胞，负责损伤后肌肉的再生，尽管偶尔也观察到其参与其他细胞类型的形成。在蝾螈中，通过对遗传标记的Pax7+ 肌肉干细胞或标记肌肉组织（肌肉及其干细胞）进行命运示踪，一致表明其在肢体再生过程中仅贡献于肌肉组织。尾部肌节同样含有Pax7+ 肌肉干细胞，但其在尾部再生中的命运尚未被研究。从发育角度看，肢体与尾部的肌肉干细胞分别起源于早期体节的腹外侧部与背内侧部。随后它们迁移至侧板或停留于体节中，分别形成轴外（肢体）与轴旁（尾部）肌肉。

主轴被视为一种进化上远早于附肢/肢体出现的古老特征，其在无脊椎脊索动物文昌鱼中已被观察到具有再生能力。本研究通过追踪Pax7+ 肌肉干细胞的命运（包括克隆分析），探究蝾螈尾部再生过程，意外发现尾部肌肉干细胞与肢体中的同类细胞不同，能够通过去分化至类胚胎中胚层祖细胞状态，扩展其潜能以贡献于多种结缔组织谱系。转化生长因子–β信号通路的水平调控尾部再生过程中肌肉干细胞的命运走向，从而将损伤信号与向早期多能中胚层样细胞状态的逆转联系起来。

原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adx5697