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美国南加大凯克医学院钟正明教授等破译“毛发干细胞群体行为过程”
美国南加大凯克医学院钟正明教授等破译“毛发干细胞群体行为过程”
来源:美国每日科学网站 | 2011/5/24 13:55:44 | 浏览:4443 | 评论:2

  美国南加利福尼亚大学凯克医学院的科学家们破译了老鼠和兔子的毛发干细胞之间是如何交流并以相互协调的方式促进再生的。这是人类首次关注成千上万个毛囊中的干细胞群的群体行为,此前的研究只是关注单个毛囊中的干细胞。

  这个团队与来自英国牛津大学的数学生物学家合作,对剃毛老鼠和兔子在数月里毛发生长模式的变化进行了分析。毛发生长模式的变化说明了毛囊中干细胞在活跃和休眠状态之间的周期性发展。相关论文发表于4月29日的《科学》(Science)杂志。

  凯克医学院病理学教授、这项研究的首席科学家钟正明说:“结果完全出人意料。这其中存在着肉眼看不到的复杂协调过程。”该研究由美国国家卫生研究院资助。

  钟正明所说的“复杂协调过程”指大型毛发干细胞群内部为了使毛发健康生长而进行的相互交流的过程。这使得毛发的波纹形状出现持续变化,从外表上看经常像是在兔子的皮肤上“画”了一幅抽象画。

  科学家发现,毛发干细胞之间在分子催化剂WNT和抑制剂BMP的帮助下就它们的再生进行协调。当WNT和BM P的信号在整个皮肤表面由成千上万个毛囊组成的群内部被反复利用时,毛发便通过自组织过程呈现出复杂的再生行为。  这项研究可能会使人们通过改善交流环境找到治疗脱发症的方法。人类之所以会患上脱发症,部分原因在于,与老鼠和兔子不同,人类毛囊中的干细胞已经丧失了相互交流的能力。

  钟正明说:“当人类的某个毛囊细胞想要再生时,它只能依靠自身,得不到其他毛囊的帮助。然而,当兔子的毛囊再生时,它可以依靠来自两方面的力量:一是自身的活化作用,二是来自周边毛囊的活化信号。兔子的毛发生长非常积极,这对它们在野外生存是至关重要的。”

  这份研究报告的第一作者博士后马克西姆·普利克斯说,如果可以唤醒人类干细胞的“交流”机制,那么便有可能使处于生长期的人类头发大大增加。这个研究结果具有非常好的前景,南加利福尼亚大学史蒂文斯创新研究所计划未来将其应用在脱发患者身上。

美国南加大凯克医学院钟正明教授等破译“毛发干细胞群体行为过程”


生物谷推荐原文:

美国南加大凯克医学院钟正明教授等破译“毛发干细胞群体行为过程”

Self-Organizing and Stochastic Behaviors During the Regeneration of Hair Stem Cells

Maksim V. Plikus, Ruth E. Baker, Chih-Chiang Chen, Clyde Fare, Damon de la Cruz,
Thomas Andl, Philip K. Maini, Sarah E. Millar, Randall Widelitz, Cheng-Ming Chuong

Stem cells cycle through active and quiescent states. Large populations of stem cells in an organ may cycle randomly or in a coordinated manner. Although stem cell cycling within single hair follicles has been studied, less is known about regenerative behavior in a hair follicle population. By combining predictive mathematical modeling with in vivo studies in mice and rabbits, we show that a follicle progresses through cycling stages by continuous integration of inputs from intrinsic follicular and extrinsic environmental signals based on universal patterning principles. Signaling from the WNT/bone morphogenetic protein activator/inhibitor pair is coopted to mediate interactions among follicles in the population. This regenerative strategy is robust and versatile because relative activator/inhibitor strengths can be modulated easily, adapting the organism to different physiological and evolutionary needs.

For details, please click here to download the PDF file>>>>

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