2023年2月24日西北工業(yè)大學生態(tài)環(huán)境學院邱強教授和王文教授團隊、空軍軍醫(yī)大學西京醫(yī)院黃景輝教授團隊、長春科技學院李春義教授團隊與吉林農(nóng)業(yè)大學李志鵬教授團隊等在SCIENCE上發(fā)表了題為“A population of stem cells with strong regenerative potential discovered in deer antlers”的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)鹿角芽基祖細胞(deer antler blastema progenitor cell)是高等脊椎動物中保守的再生性細胞的可能來源。研究指出這一發(fā)現(xiàn)可應(yīng)用于臨床骨修復(fù)。隨著關(guān)鍵特征基因的激活，它有可能被用于再生醫(yī)學中的骨骼、長骨或肢體再生。
 

肢體和器官的再生是醫(yī)學科學中長期以來夢寐以求的技術(shù)。在低等脊椎動物中具有顯著的無瘢痕愈合能力，甚至在成年階段也能夠長出新的肢體。相比之下，哺乳動物基本失去了肢體或器官再生的能力。但是，鹿角為研究哺乳動物的自發(fā)再生提供了一個獨特的模型，因為鹿角的再生與哺乳動物長骨的發(fā)育相似，并且在臨床上具有相關(guān)性。

鹿角是從鹿頭骨上方的額骨伸出的硬骨，是雄鹿的第二性征。鹿角每年都要更換，都有一次從茸質(zhì)到骨質(zhì)的轉(zhuǎn)變過程。春天，鹿角開始萌發(fā)，剛長出的角尚未骨化，短小圓潤，表面有一層細密的絨毛，上面有著豐富的血管。待鹿角長過3個月，就達到了最大尺寸，骨質(zhì)開始變硬，外層柔軟的表皮逐漸干枯脫落。這個時候也正好進入鹿的交配時節(jié)，鹿角就成為雄鹿進行種內(nèi)競爭和抵御天敵的兵刃。當交配期結(jié)束，鹿角就會脫落以保存能量，等待第二年春天再長。

這項研究表明：哺乳動物附屬器官僅存在兩種已知的再生能力（鹿和小鼠），這意味著存在相對保守的細胞和分子機制。

圖1 鹿角再生過程的細胞圖譜

文中，研究團隊也對再生鹿角組織石蠟切片進行免疫組化實驗及Immunoblotting實驗，采用以下特異性一抗:anti-PRRX1 (Absin, abs134576)、anti-PTN (Absin, abs136720)以及 CX43 (Absin, abs145981) 做了一些蛋白層面的驗證。

圖2 免疫組化染色檢測0 dac再生組織中標記基因(PMCs: PRRX1、PMC1: SFRP2、PMC2: PMF1、PMC3: CXCL14)

圖3 免疫組化染色檢測5 dac再生組織中TNN和TNC。

圖4 Immunoblotting證實了FGFR2和CX43在ABPCs中的強表達。

本研究建立了鹿角再生全周期的時間-空間細胞圖譜，系統(tǒng)描述了鹿角再生和快速生長的細胞分子機制并鑒定出一類哺乳動物特有的干細胞群，發(fā)現(xiàn)該細胞群展現(xiàn)出了極強的自我更新及骨骼修復(fù)的能力。本項目將加深對哺乳動物再生機制的認識，并為再生醫(yī)學的發(fā)展提供新的思路。

參考文獻

[1] Qin, T., Zhang, G., Zheng, Y., Li, S., Yuan, Y., Li, Q., & Qiu, Q. (2023). A population of stem cells with strong regenerative potential discovered in deer antlers. Science, 379(6634), 840-847.