子细胞对干细胞的调控与影响

1、1子细胞对干细胞的调控与影响有时候干细胞会打开开关分裂生成子细胞，有时候则会关闭开关维持 在静息状态。直到现在科学家们仍未完全了解是什么引起了这些细胞 在活化和静息状态之间切换。来自洛克菲勒大学Ela ine Fuchs哺乳动物细胞生物学和发育实验室 的一项新研究将焦点放在了毛囊干细胞上，确定了是什么开启了它 们。研究人员发现由这些干细胞生成的子细胞一一过渡扩充细胞(Transit-Amplifying Cell，TACS发送了一种信号告知静息毛囊干细胞变得活化。Fuchs实验室前博士后Ya-Chieh Hsu说：“许多类型的哺乳动物干细 胞都生成TACs TACs是干细胞和其最终产物：血液、

2、皮肤和别处完 全分化的细胞之间的一种中间体。在过去，人们将TACs视作是坐等被动生成组织的一群细胞。没有人会想到它们起着调控作用。”Hsu和Fuchs进一步确定了TACs发送出的信号。 他们明确地找到了 称作为Sonic Hedgehog的一种促细胞分裂蛋白，其在大脑、眼睛和 四肢的胚胎发育中发挥作用。由于有潜力生成一些具有特定功能的特化细胞，干细胞在医学应用领 域具有重要的价值。干细胞生成这些分化细胞的能力对于机体的正常 维持、生长及修复至关重要。 许多的组织具有两种干细胞群： 一种很 少分裂， 称作为静息干细胞；另一种更易于增殖，称作为始发态干细 胞(primed stem cell)。无

3、论它们的增殖频率如何，人类的大多数 干细胞都不会直接生成分化的子细胞；它们会生成一种中间增殖细胞群即TACs2毛囊是生成毛发的一种微小器官，其形成狭窄毛囊管腔向下伸入到皮 肤里。毛囊不断地在生长、破坏和静息状态之间循环。当进入到生长 期时，始发态干细胞群总是首先分裂并生成TACs这些TACs在毛囊中向下聚集。始发态干细胞增殖为下一轮的毛发生长创造了条件，确保了随时间损失的毛发能够被替换。增殖TACs则生成了毛干，以及 皮肤下毛发周围的所有细胞，这些细胞构成了毛囊。一开始，Hsu和Fuchs怀疑TACs和Sonic Hedgehog在毛发再生中起 作用。“我们注意到，始发态干细胞群早期激活，生成

4、了TACs而静息干 细胞群只在TACs生成时活化。这种联系促使我们去寻找TACs生成的 信号。我们随后证实了Sonic Hedgehog就是我们要寻找的信号，”Fuchs说。在发表于5月8日细胞（Cell）杂志上的一些实验中，Hsu通过 敲除成年小鼠毛囊中的负责基因使得TACs无法生成Sonic Hedgehog蛋白。由此，毛囊干细胞和它们TACs的增殖均受到了影响。他们进 一步证实静息干细胞群增殖需要Sonic Hedgehog。令人惊讶的是，当Hsu阻断静息干细胞响应Sonic Hedgehog的能力 时，毛发生长继续进行，但毛囊变短，每经历一轮毛发周期，静息和 始发态干细胞群均数量减少，

5、直至毛发完全无法再生。根据研究人员 所说，这些特征与男性脱发中发生的事件极其地相似（延伸阅读：华 人学者Nature子刊发表再生医学重要成果）。尽管这种机能紊乱的根 源有可能是在Sonic Hedgehog的上游，这一研究提供了关于脱发现象的一些新见解，从长远来看对于开发出新的疗法具有重要的意义。TACs是3许多不同的干细胞谱系的一个阶段，研究人员断定尽管精确 的机制有可能有所差异，在我们的血液和肠等其他组织中TACs有可能发挥了相似的作用。Fuchs说：“在大多数成人组织中，我们的干 细胞必须能够快速响应损伤。通过利用TACs作为变阻器，可以严格地调控这一过程确保生产适当数量的新组织来修复损

6、伤。因此，不可以再将TACs视作是一种干细胞谱系的被动中间体，而是协调组织再 生的一个关键信号中心。”Tra nsit-Amplifyi ng Cells Orchestrate Stem Cell Activity andTissue Rege nerati onTra nsit-amplifyi ng cells (TACs) are an early in termediate in tissue regenerati on. Here, using hair follicles (HFs) as a paradigm, we show thatemerging TACs constit

7、ute a signaling cen ter that orchestrates tissuegrowth. Whereas primed stem cells (SCs) gen erate TACs, quiesce nt SCsonly proliferate after TACs form and begin expressing Sonic Hedgehog (SHH).TAC gen erati on is in depe ndent of autocri ne SHH, but the TAC poolwanes if they cant produce SHH. We tra

8、ce this paradox to two direct actionsof SHH: promot ingquiesce nt-SCproliferatio n and regulat ing dermal factors that stoke TAC expa nsion. Ingra ined within quiesce nt SCsspecial sensitivity to SHHsignaling is theirhigh expression of GAS1. Without sufficie nt in put from quiesce nt SCs,reple ni shme nt4of primed SCsfor the next hair cycle is compromised, delaying rege neration and eve ntually lead ing to rege nerati on failure.Our findingsunveilTACs as transientbut indispensablein tegrator