在自然界中，存在著一種能夠完全再生附屬器官的哺乳動物，它就是鹿。近期，中國科學家首次在鹿角中發(fā)現(xiàn)、鑒定并分離了一群具有強大骨再生潛能的干細胞群。這一發(fā)現(xiàn)對于骨再生和骨損傷修復有重要的轉(zhuǎn)化研究潛能，給哺乳動物器官再生、器官損傷修復帶來新的希望。

在鹿的生長過程中，每一年鹿角都會定期脫落，隨后重新長出的鹿角比前一年還要大，造型更復雜。鹿角的表面有一層帶絨毛的皮膚，分布著大量血管和神經(jīng)，這個階段的鹿角有個我們熟悉的名稱：鹿茸。經(jīng)過科學家的測量，在鹿茸快速生長的季節(jié)，其每天可長2～3厘米，3個月內(nèi)長度達到1.2米。

鹿茸究竟是如何實現(xiàn)如此快速、完整的再生的？最近在《科學》雜志上，中國科學家便通過研究揭示了鹿茸再生背后的奧秘。

鹿角再生之謎的關(guān)鍵——ABPCs細胞群

為了理解鹿角再生的細胞和分子機制，研究人員收集了鹿角再生連續(xù)8個階段的樣本，建立單細胞分辨率的鹿角再生發(fā)育細胞圖譜。

完全骨化的鹿角在春天從角柄脫落，隨后新茸從愈合的角柄處開始再生

在對細胞類型進行更為細致的劃分后，研究人員分析了鹿角再生過程中細胞圖譜的動態(tài)變化。他們發(fā)現(xiàn)，在鹿角脫落前和再生0天時，再生組織主要由3類間質(zhì)細胞組成（PMC1，PMC2，PMC3）；而到再生5天時，細胞異質(zhì)性明顯增加，出現(xiàn)了第四個間質(zhì)細胞類群，即PMC4細胞群。

接下來，科研人員又通過研究展示了這群PMC4細胞的強大骨再生能力，并發(fā)現(xiàn)PMC4可以向下分化為成軟骨細胞和軟骨細胞。這一切都表明了PMC4是鹿角骨再生的關(guān)鍵細胞群。在研究結(jié)果的基礎(chǔ)之上，研究人員將再生5天組織定義為“鹿角再生芽基”，將PMC4細胞群定義為“鹿角芽基祖細胞”（antler blastema progenitor cells, ABPCs）。

ABPCs細胞群在其他可再生動物的身上是否存在？

在此之后，研究人員將鹿角再生芽基的單細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)與可再生的小鼠指尖、不可再生的小鼠指尖、蠑螈四肢和斑馬魚尾鰭的再生芽基單細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進行了分析比較，發(fā)現(xiàn)可再生的小鼠指尖芽基中存在類似于ABPCs的細胞群，而其他芽基中不存在這群細胞。這一差異結(jié)果提示，哺乳動物與其他非哺乳動物有著不同的再生機制，而ABPCs或許在哺乳動物的附肢再生中發(fā)揮重要作用。

為再生醫(yī)學插上“鑰匙”

研究鹿茸再生究竟有著怎樣的意義？

長期以來，器官的喪失或功能的衰竭是人類健康面對的兩大難題。事實上，哺乳動物（人、小鼠等）的再生能力非常有限。特別是人類，到了一定年齡，生物體內(nèi)干細胞和祖細胞自我更新能力喪失、增殖活性改變、功能和效力下降，因此人類在產(chǎn)生相關(guān)器官類疾病時，最主要的應(yīng)對措施是移植新的器官，然而要從根本上解決問題，研究缺損器官的再生就不可或缺。

在此之前，科學家的很多研究大都圍繞蠑螈、斑馬魚等低等動物展開，但收效甚微。在成功揭示鹿茸再生的秘密之后，科學家為哺乳動物中的肢體再生機制研究打開了新的大門。

在相關(guān)實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，研究人員順利將鹿茸干細胞引入小鼠的頭部，經(jīng)過一段時間之后，這些干細胞成功地在小鼠頭蓋上形成鹿角樣的骨骼組織。這對于科研領(lǐng)域而言，無疑是一項成功的探索。它證明了鹿茸在人體骨骼修復方面具有應(yīng)用價值。

老鼠頭上生茸

在科學家的努力下，“器官再生”或許再也不是遙不可及的夢想，更多前瞻性探索，將讓人們對這一天的到來充滿期待。