Cell子刊：老鼠牙齒不斷增長的「秘密」

牙齒是身體最堅硬的器官，肩負咀嚼食物、撕咬東西、動物自衛、語言發音等多種基本生存技能。人類有兩副牙齒——乳牙和恆牙，伴隨有兩次長牙時期。恆牙一旦因為磨損、外力、蟲蛀等原因丟失，則不會再長出新的牙齒。

可是一些包括老鼠、大象等在內的動物卻不一樣，它們的門牙會不斷增長。老鼠的門牙細長而尖銳，有點類似於海象的長牙（tusks）或者劍齒虎的牙齒。門牙的不斷生長確保了動物打洞、進食、自衛等日常需求。

科學家們發現，老鼠門牙（incisors）內部、靠近下巴深處有一個「幹細胞池」，由這些細胞不段更新、分化出新的牙齒組織，從而確保了門牙不斷生長的特徵。這也是為什麼老鼠們需要不停啃咬東西的原因了，因為牙齒不斷增長，它們需要通過磨牙從而確保能夠正常吃東西。

這一特徵成功吸引了科學家們的注意。最新一篇發表在《Cell Stem Cell》期刊論文揭示，老鼠的門牙研究有望為揭示幹細胞啟動自我複製、分化的細節提供新線索。

文章通訊作者、加州大學舊金山分校醫學院兒科、牙科教授Ophir Klein帶領團隊完成了這一研究。他們希望通過解析牙齒不斷生長的「秘密」，推動組織再生、幹細胞應用的研究進展。

他們發現，牙齒周圍組織會釋放信號刺激休眠狀態的牙齒幹細胞，讓它們進入複製、分化階段，從而保證了牙齒的不斷生長。文章一作、博士後Jimmy Hu解釋道：「我們通常認為，幹細胞是在化學信號的刺激下啟動增殖、分化過程的。但是現在，我們發現，物理環境和細胞之間存在聯繫，前者會促進後者滿足牙齒不斷增長的需求。」

這其中，一種部分或全部鑲嵌在細胞膜中或內外兩側的蛋白質——整合蛋白（integrins）起到了關鍵作用。之前的研究已經證實，該蛋白參與介導細胞和外界環境的信號傳遞。現在，科學家們證實，它們同樣會引發一種全新的信號級聯反應，促進幹細胞快速擴增（proliferation）。

幹細胞在不對稱分裂之後進入分化階段，會先經歷一個短暫的增殖期，產生過渡放大細胞（TAC），再由該細胞分裂形成分化細胞。幹細胞分化形成成熟牙齒組織的核心就在於這一中間狀態的特殊細胞。但是，幹細胞如何進入這一狀態依然未知。

Klein團隊將不斷生長的老鼠門牙組織作為幹細胞組織更新模型，他們發現，轉錄因子YAP、TAZ負責促進過渡放大細胞增殖，並抑制其繼續分化。

具體而言，他們發現了一個促進TA細胞整合蛋白表達並磷酸化和核定位的信號通路。這些整合蛋白會促進幹細胞與細胞外環境中的分子（譬如YAP）互作，從而調控TA細胞快速擴增至一定數量，以滿足最終形成大量成熟牙齒細胞的需求。

科學家們希望未來我們能夠利用幹細胞治療燒傷、修復受損器官組織，最新研究加深了我們對幹細胞精確把控複製、分化時間的理解。

End

參考資料：Mouse teeth providing new insights into tissue regeneration

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