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Nature 挑战干细胞经典教条,揭示逆转白发的奥秘

作者: 发布时间:2024-04-01 浏览次数:35
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随着年龄的增长,人们的头发会不可避免地变白,也有不少人因为压力或者遗传因素少年白头、早生华发。目前,科学家了解到与头发黑色素产生相关的黑素细胞干细胞 (McSCs) 比其他成体干细胞群更早失效,这会导致头发变白,但是背后的具体机制尚不明确。

来自纽约大学格罗斯曼医学院的研究人员在 Nature 杂志发表了一篇题为 Dedifferentiation maintains melanocyte stem cells in a dynamic niche 的研究,发现黑素细胞干细胞 (McSCs) 具有在毛囊生长区室之间移动的独特能力,但随着年龄的增长,这些干细胞会陷入停滞,因此失去成熟和保持头发颜色的能力。

该研究找到了头发变白的原因,并有助于开发出预防白发或是逆转白发的方法。

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图片来源:Nature

研究内容

头发颜色取决于毛囊内不断繁殖的黑素细胞干细胞,当它们获得信号刺激成为成熟细胞后,就会分化产生成熟的黑色素细胞,产生负责颜色的色素蛋白。

此前的理论认为,McSCs 在毛囊干细胞壁龛中以未分化的状态保留,与分化的子代细胞在物理上分离,而子代细胞会随着再生刺激的信号而迁移。

在这项研究中,研究人员使用 3D 活体内成像和 scRNA-seq 技术实时跟踪细胞,观察 McSCs 在每个毛囊内的移动和老化。他们发现大多数 McSCs 在***原始的干细胞状态和成熟的下一阶段(过渡扩增状态)之间转换,以实现自我更新和成熟后代的生成,而这一细胞状态的转换还取决于它们的位置。

这一机制的发现,与常规认知中其他干细胞自我更新的机制并不相同,干细胞分化通常被认为是单向的,没有这种来回转换的模式。同日,Nature 发表了一篇评述文章 Yo-yoing stem cells defy differentiation dogma,认为这项研究挑战了长期以来干细胞分化的教条。

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图片来源:Nature

研究人员发现,随着头发老化、脱落,然后重新生长,越来越多的 McSCs 被卡在毛囊的隆突区(hair follicle bulge)。在这里,McSCs 仍然存在,但不会成熟到过渡扩增状态,也无法回到它们的原始位置——毛基质区(hair germ)。

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图片来源:Nature

同一研究小组的早期研究表明,McSCs 的成熟和色素产生需要 WNT 信号的刺激。并且发现,McSCs 在毛基质区暴露于 WNT 信号的次数是毛囊的隆突区的数万亿倍。

在小鼠模型中,他们通过拔毛和强制再生加速毛囊的物理老化,发现毛囊中含有 McSCs 的毛囊数量从拔毛前的 15% 增加到接近 50%,这些细胞无法再生或成熟为产生色素的黑色素细胞,因此被拔毛的小鼠表现出了满身白发的表型。

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