根据威尔康奈尔医学院的研究，一种以前不为人知的干细胞DDR2+与颅缝闭塞有关，颅缝闭塞是一种导致婴儿头骨过早融合的疾病。这一发现可能会带来新的治疗方法。这张概念性的渲染图展示了一个新的干细胞是如何在头骨的平骨之间的关节中驱动头骨的生长和融合的。来源:Greenblatt实验室，使用Midjourney生成的人工智能图像
威尔康奈尔医学院的研究人员发现，婴儿颅骨的过早融合，即所谓的颅缝闭锁，是由一种以前未被发现的干细胞——DDR2+干细胞的增加引起的。这一发现为手术之外的治疗提供了可能。
根据威尔康奈尔医学院的研究人员领导的一项临床前研究，颅缝闭合症，即婴儿颅骨顶部过早融合，是由一种以前未知的骨形成干细胞异常过量引起的。
颅缝闭锁是由几种可能的基因突变之一引起的，大约每2500个婴儿中就有一个发生。通过收缩大脑生长，如果不通过手术纠正，它会导致大脑发育异常。在复杂的情况下，需要多次手术。
研究发现
在最近发表在《自然》(Nature)杂志上的这项研究中，研究人员详细研究了患有人类颅缝闭合症中最常见突变之一的小鼠颅骨中发生的情况。他们发现，这种突变通过诱导一种以前从未被描述过的造骨干细胞——DDR2+干细胞的异常增殖，来驱动过早的颅骨融合。
移植了一种新的驱动过早颅骨融合的干细胞(红色)，显示它使软骨在颅骨融合部位可见(绿色)。资料来源:格林布拉特实验室
“我们现在可以开始考虑治疗颅缝闭锁，不仅是通过手术，还可以通过阻断这种异常的干细胞活动，”研究的资深作者马特格林布拉特博士说，他是威尔康奈尔医学院的病理学和实验室医学副教授，也是纽约长老会/威尔康奈尔医学中心的病理学家。
这项研究的另一位资深合著者是格林布拉特实验室的助理研究员沙文·德布纳斯(Shawon Debnath)博士。
在2018年发表在《自然》杂志上的一项研究中，Debnath、Greenblatt和他们的同事描述了一种被他们称为CTSK+干细胞的骨形成干细胞的发现。因为这种类型的细胞存在于小鼠的头骨顶部，或“颅骨”，他们怀疑它在导致颅缝闭锁中起作用。
不可预见的结果和未来的影响
在这项新的研究中，他们通过改造小鼠来研究这种可能性，在小鼠中，CTSK+干细胞缺乏一种基因，这种基因的功能丧失会导致颅缝闭锁。他们预计基因缺失会以某种方式诱导这些颅骨干细胞进入骨生成的超速状态。这种新骨头将融合颅骨中被称为缝合线的柔韧纤维材料，这种材料通常允许婴儿颅骨扩张。
Debnath博士说:“我们惊讶地发现，CTSK+干细胞的突变并没有像我们预期的那样导致这些干细胞被激活来融合颅骨中的骨板，相反，CTSK+干细胞的突变导致了缝合线处这些干细胞的耗竭——耗竭越大，缝合线的融合就越完整。”
这一意想不到的发现使研究小组推测，另一种类型的骨形成干细胞驱动了异常的缝合融合。经过进一步的实验和对融合缝合线中存在的细胞的详细分析，他们确定了罪魁祸首:DDR2+干细胞，其子细胞使用与CTSK+细胞不同的过程来制造骨骼。
研究小组发现，CTSK+干细胞通常会抑制DDR2+干细胞的产生。然而，颅缝闭锁基因突变导致CTSK+干细胞死亡，使DDR2+细胞异常增殖。
为了研究这些干细胞在人体组织中的作用，研究小组与颅缝闭合外科医生凯特琳·霍夫曼博士、神经遗传学家伊丽莎白·罗斯博士和神经病理学家大卫·皮萨皮亚博士合作，他们都来自威尔康奈尔医学院和纽约长老会/威尔康奈尔医学中心;哥伦比亚大学瓦格洛斯内外科医学院和纽约长老会/哥伦比亚大学欧文医学中心的颅缝闭合外科医生Thomas Imahiyerobo博士。
研究人员在颅缝闭合手术的颅骨样本中发现了人类版本的DDR2+干细胞和CTSK+干细胞，强调了他们在小鼠身上的发现可能的临床相关性。
研究结果表明，在颅缝闭合相关基因突变的婴儿颅骨中，不适当的DDR2+干细胞增殖可以通过模拟CTSK+干细胞通常用于阻止DDR2+干细胞扩增的方法来抑制这种干细胞群来治疗。研究人员发现，CTSK+干细胞通过分泌一种名为IGF-1的生长因子蛋白以及其他可能的调节蛋白来实现这种抑制。
该研究的第一作者，格林布拉特实验室的博士后研究员Seoyeon Bok博士说:“我们观察到，通过在颅骨上注射IGF-1，我们可以部分阻止颅骨融合。”
格林布拉特博士说:“我可以想象DDR2+干细胞抑制药物治疗与手术治疗一起使用，基本上是为了限制所需手术的次数或提高结果。”
除了以治疗为导向的研究，他和他的同事们现在正在寻找颅骨中其他的成骨干细胞群。
格林布拉特博士说:“这项工作揭示了头骨的复杂性，比我们想象的要复杂得多，我们怀疑这种复杂性并不止于这两种干细胞类型。”
参考:作者:Seoyeon Bok, Alisha R. Yallowitz，孙军，Jason McCormick, Michelle ung, Lingling Hu, Sarfaraz Lalani, Zan Li, Branden R. Sosa, Tomas Baumgartner, Paul Byrne, Zhang, Kyle W. Morse, Fatma F. Mohamed, Chunxi Ge, Renny T. Franceschi, Randy T. Cowling, Barry H. Greenberg, David J. Pisapia, Thomas A. Imahiyerobo, Shenela Lakhani, M. Elizabeth Ross, Caitlin E. Hoffman, Shawon Debnath和Matthew B. Greenblatt2023年9月20日，《自然》DOI: 10.1038 / s41586 - 023 - 06526 - 2
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希望本篇文章《骨干细胞的发现：早期颅骨融合的隐藏原因》能对你有所帮助！
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