Life Med | 岳锐等发表骨骼干细胞与人类健康的研究综述

近日，同济大学生命科学与技术学院、附属东方医院再生医学研究所岳锐课题组联合美国哥伦比亚大学丁磊课题组，在Life Medicine发表了题为“Skeletal Stem Cells:  A Game Changer of Skeletal Biology and Regenerative Medicine?” 的综述文章，系统总结了骨骼干细胞生物学的研究进展，并展望了未来骨骼干细胞在再生医学中的应用前景和待解决的关键科学问题。

骨骼不仅能够保护内脏和支撑运动，而且参与调控代谢、内分泌和造血功能。不同部位的骨骼具有不同的胚胎起源：四肢骨和中轴骨分别由外侧板中胚层和近轴中胚层通过软骨内成骨（Endochondral Ossification）产生，而颅骨则主要由神经嵴和近轴中胚层通过膜内成骨产生（Intramembranous Ossification，图1）。图1. 不同骨骼的胚层来源骨骼内部包含两种不同类型的组织特异性干细胞：骨骼干细胞（Skeletal Stem Cell，SSC）和造血干细胞（Hematopoietic Stem Cell，HSC），它们分别维持骨骼和造血系统的稳态和再生。骨重塑由成骨细胞和破骨细胞之间的动态平衡所调控。成骨细胞/骨细胞来源于骨骼干细胞，负责骨形成。破骨细胞来源于造血干细胞下游的单核/巨噬细胞，负责骨吸收。因此，骨骼与血液组织间对话具有重要的干细胞基础（图2）。图2. 骨骼干细胞介导骨血对话骨骼干细胞最初在骨髓中被发现，又被称为骨髓间充质干细胞。随着研究的深入，人们又在生长板静息区、软骨膜、骨膜和颅缝等多个部位发现了功能各异的骨骼干细胞类群。作者对骨髓、生长板、软骨膜、骨膜和颅缝中的骨骼干细胞研究进展进行了系统总结与归纳，并详细介绍了骨骼干细胞的研究方法：包括经典的体外贴壁培养形成CFU-F、体内移植形成异位骨、遗传谱系示踪以及单细胞测序等方法。作者提出骨骼干细胞的研究方法还需要进一步优化，应结合利用体外连续传代和分化、体内移植和遗传谱系追踪等方法，充分验证骨骼干细胞的自我更新和多向分化能力。还应注意的是，体外培养对细胞是一种强烈的刺激，会显著改变细胞的性质。因此，不经体外培养而直接原代移植的方法更为可靠。除了皮下和肾包膜移植外，还可以探索其它能为骨骼干细胞提供更适宜微环境的移植部位。最后，作者指出应该整合前沿分析技术（如scRNA-seq和空间转录组学）以便发现新型骨骼干细胞群体及其调控机制（图3）。图3. 骨骼干细胞鉴定方法展望未来，作者认为骨骼干细胞在再生医学中的应用才刚刚起步，需要付出更多努力来实现基础研究向临床转化。移植具有适当细胞支架的区域特异性骨骼干细胞和激活内源性骨骼干细胞活性是转化研究的两个主要途径，这可能在未来几年用于治疗骨骼疾病。另外，关于骨骼干细胞的许多基本问题仍未得到解决。例如，骨骼干细胞的胚胎起源仍不清楚。此外，骨骼干细胞的衰老机制，包括内源性和外源性机制，以及它们对骨骼疾病进展的贡献尚不清楚。最后，对于椎骨、胸骨和肋骨等轴骨中的骨骼干细胞我们还知之甚少，需要进一步探究。点击最下方“阅读原文”，查看Life Medicine英文全文

作者简介

岳锐

同济大学

同济大学长聘教授，生命科学与技术学院副院长，分子与细胞生物学系主任，附属东方医院再生医学研究所研究员，教育部“细胞干性与命运编辑前沿科学中心”副主任。主要研究方向为骨骼干细胞与造血微环境调控。以第一或通讯作者身份（含共同）在Cell、Cell Stem Cell、Cell Research、Developmental Cell、EMBO Journal、eLife和Cell Reports等国际高水平杂志发表研究论文十余篇。曾荣获吴瑞奖学金、中国科学院院长特别奖和Damon Runyon Fellowship等多项荣誉。主持科技部国家重点研发计划“干细胞与转化研究”青年项目1项，基金委重大研究计划项目1项，面上项目2项。

制版：嘉明

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