利用独特的细胞共培养体系分离刺激哺乳动物器官鹿茸完全再生物质的研究

鹿茸是自然界中唯一能够周期性再生的复杂哺乳动物器官，因此提供了自然界是怎样解决哺乳动物器官完全再生的机会。鹿茸每年由角柄（额骨上永久性骨桩）上再生。研究发现，鹿茸的再生是由角柄末端骨膜细胞的快速分裂、分化所导致。这些细胞表达胚胎干细胞的关键标记物（Oct4, Nanog和Sox2）；在离体条件下能被诱导分化成多种体细胞。因此被称为鹿茸干细胞。角柄骨膜细胞的激活是通过与包裹其的皮肤细胞间相互交换游离小分子物质而完成的。在自然科学基金的资助下，我们成功地建立了能够最大限度模拟活体鹿茸再生微环境的独特离体细胞共培养体系。本申请旨在使用离体稳定同位素标记氨基酸（SILAC）的方法来从共培养体系中分离参与细胞相互作用的游离小分子物质，用RNAi沉默基因法确定这些物质与鹿茸再生的相关性。我们认为刺激鹿茸再生的小分子也有可能是激活除鹿茸以外其他哺乳动物器官再生潜力的物质。

中文摘要：鹿茸是自然界中唯一能够周期性再生的复杂哺乳动物器官，因此提供了我们了解自然界是怎样解决哺乳动物器官完全再生的机会。鹿茸每年由角柄（额骨上永久性骨桩）上再生。研究发现，鹿茸的再生是由角柄末端骨膜细胞的快速分裂、分化所导致。这些细胞表达胚胎干细胞的关键标记物（Oct4, Nanog和Sox2）；在离体条件下能被诱导分化成多种体细胞。因此被称为鹿茸干细胞。角柄骨膜细胞的激活是通过与包裹其的皮肤细胞间相互交换游离小分子物质而完成的。我们认为刺激鹿茸再生的小分子也有可能是激活除鹿茸以外其他哺乳动物器官再生潜力的物质。因此，在自然科学基金的资助下，本项目成功地建立了能够最大限度模拟活体鹿茸再生微环境的独特离体细胞共培养体系。使用离体稳定同位素标记氨基酸（SILAC）的方法，从共培养体系中分离参与细胞相互作用的游离小分子物质15种，用RNAi沉默基因法分析了筛选出的十型胶原和RUNX2因子与鹿茸再生的相关性。结果表明，这两个基因在鹿茸软骨骨化过程中发挥着重要的作用。利用大鼠断指实验初步确定了RUNX2因子对哺乳动物断肢再生能力的影响。结果发现该分子对大鼠断指再生没有明显的刺激作用，只对断指骨膜细胞软骨分化有一定的刺激作用。本研究简化了对哺乳动物器官再生的研究方案，在哺乳动物器官再生研究方面起到实质性的推进作用。