發現骨骼生長新機制---生長板中存在干細胞壁龕

在一項新的研究中，來自瑞典卡羅林斯卡學院等研究機構的研究人員報道小鼠的骨骼生長與血液、皮膚和其他組織產生新細胞的原理是一樣的。這與之前認為骨骼生長依賴于有限數量的逐漸耗盡的祖細胞的認識相矛盾。如果這些新發現也適用于人類，那么它們可能會對治療患有生長障礙的兒童做出重要貢獻。相關研究結果于2019年2月27日在線發表在Nature期刊上，論文標題為“A radical switch in clonality reveals a stem cell niche in the epiphyseal growth plate”。

兒童骨骼的生長取決于靠近身體所有長骨（long bone）末端的生長板（growth plate）。這些生長板由軟骨細胞組成。這些軟骨細胞產生一種支持新骨組織形成的支架，而它們本身是由稱為軟骨祖細胞（chondroprogenitor）的干細胞樣祖細胞產生的。

為了讓長骨正常生長，軟骨細胞必須在整個生長期內不斷產生。這個領域的一般觀點是在胚胎發育期間形成有限數量的祖細胞，它們隨后用于骨骼生長，直到它們耗盡，人體才停止生長。為了確定是否確實如此，這些研究人員決定研究小鼠體內的軟骨細胞形成。

論文通訊作者、卡羅林斯卡學院生理學與藥理學系講師Andrei Chagin說，“我們發現在胚胎發育過程中，一小群細胞‘克隆’是由相同的祖細胞產生的，這與目前的觀點是一致的。但是，在出生后，細胞動力學發生了巨大的變化而形成了較大的穩定的克隆，這些克隆經證實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，如皮膚、血液和腸道組織。對于這些類型的組織，人們已發現祖細胞位于一種非常特殊的微環境---干細胞壁龕（stem cell niche）---中，這種干細胞壁龕不僅產生必需的細胞（比如皮膚細胞和血細胞），而且也能夠讓這些祖細胞自我更新。如果這種干細胞壁龕受到破壞或者遭受功能障礙，那么這些祖細胞就會耗盡并且相應的組織就會受到破壞。

這些研究人員如今證實至少在小鼠體內，生長板中也存在干細胞壁龕，如果這種局部的微環境受到破壞，骨骼生長就會停止，這意味著骨骼生長遵循著與科學家之前認為的完全不同的原則。

Chagin說，“如果事實證實人類也有這種生長機制，那么這可能導致人們針對患有生長障礙的兒童使用的眾多治療方法進行重大評估。這種機制也可能解釋了一些以前令人費解的現象，比如在發生某些基團突變的患者中觀察到的骨骼無限制生長。”