顛覆傳統認知！Nature：這種幹細胞才是骨骼生長的動力源泉

長骨在人的身高中起著重要的作用，擁有一雙大長腿估計是很多人夢寐以求的事情。傳統的研究認為，骨生長依賴於有限數量的祖細胞逐漸消耗。這是一個不可逆的過程，等到祖細胞完全被消耗，長骨也就停止生長，人的身高也就達到了極限。

如今，瑞典卡羅林斯卡研究所的研究人員領導的國際研究小組在《Nature》雜誌上發表論文表示，小鼠骨骼的生長原理與血液、皮膚和其他組織一樣。如果這一發現同樣適用於人類，那麼有生長障礙的的兒童或迎來新的治療希望。

兒童骨骼的生長依賴於位於身體中所有長骨末端附近的生長板(physes)。這些板塊包括軟骨細胞，形成支持新的骨組織的一種支架，這些支架本身是由叫做軟骨祖細胞的類似幹細胞的祖細胞產生的。要使長骨正常生長，軟骨細胞必須在整個生長過程中不斷生成。

由軟骨製成的骨的出生後生長板位於骨的末端和其軸之間（軟骨顯示為藍色，骨化組織為棕色，靜息區含有幹細胞為紅色）

顛覆傳統認知

卡羅林斯卡的研究人員在研究小鼠軟骨細胞的形成時發現，在胚胎髮育過程中，祖細胞產生了小的"克隆"細胞。這個符合傳統的研究觀點，即在胚胎髮育期間形成有限數量的祖細胞，然後消耗用於骨生長直至它們用完並停止生長。卡羅林斯卡生理學和藥理學系的講師Andrei Chagin說：「在小鼠出生後，細胞動力學發生了巨大的變化，形成了大而穩定的克隆，這些克隆被證明是軟骨祖細胞獲得再生能力的結果。」

這種祖細胞行為是不斷產生新細胞的組織的典型表現，像是皮膚、血液和腸道組織細胞都有這種能力。研究顯示祖細胞位於非常特定的微環境中，即幹細胞生態位，在這樣的微環境中產生必需的細胞（例如皮膚和血細胞），也使祖細胞能夠自我更新。如果生態位被破壞或功能失調，祖細胞就會耗盡,組織就會受損。

靜息區幹細胞來自哪裡？

胚胎骨的生長與生後骨的生長一樣，都是由軟骨細胞的增殖、肥厚分化和軟骨細胞的骨替代所驅動的。這個過程的結果是骨軸的兩端都有軟骨。研究人員通過標記胚胎軟骨細胞，發現了其中一些發育成靜息區幹細胞。這些實驗還表明，在出生之前，增殖和肥大軟骨細胞具有多克隆來源，它們而不是源自單個自我更新的幹細胞。這一觀察意味著，胚胎和出生後的骨骼的生長組織方式驚人地不同。

mtorc1通路的激活促進生長板中細胞的對稱分裂

那麼來自胚胎軟骨細胞的細胞如何獲得幹細胞特徵？研究都表明，細胞自我更新潛力的表現與出骨骼末端的骨化中心（骨組織形成區域）的產生有關。研究小組研究了哺乳動物雷帕黴素複合物1 (mTORC1)通路的靶點，據報道該通路調控幹細胞功能。研究人員發現，mTORC1信號在軟骨細胞的特異性被激活時，幹細胞分裂會從不對稱分裂轉變為對稱分裂，並因此導致靜息區中幹細胞數量增加。這些觀察證明了mTORC1信號在調節靜息區幹細胞自我更新潛能方面的作用。

「如果事實證明人類也有這種生長機制，它可能帶來對生長障礙兒童使用的眾多治療方法進行重新評估。」 Chagin博士說，「這種機制也可以解釋一些以前令人費解的現象，例如再某些基因突變患者身上看到的無限增長。」

責編：探索君

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參考資料：

1）New mechanism of bone growth discovered

2）A newly discovered stem cell that keeps bones growing

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