文章題目：A population of stem cells with strong regenerative potential discovered in deer antlers
期刊：Science
發(fā)表時(shí)間：2023年2月23日
主要內(nèi)容：西北工業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院邱強(qiáng)教授和王文教授團(tuán)隊(duì)、空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院黃景輝教授團(tuán)隊(duì)、長(zhǎng)春科技學(xué)院李春義教授團(tuán)隊(duì)與吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)李志鵬教授團(tuán)隊(duì)等合作，在Science雜志上發(fā)表了文章 A population of stem cells with strong regenerative potential discovered in deer antlers，該研究首次在鹿角中發(fā)現(xiàn)、鑒定并分離了一群具有強(qiáng)大骨再生潛能的干細(xì)胞群，為哺乳動(dòng)物器官再生、器官損傷修復(fù)帶來(lái)新的研究方向。
原文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.add0488
使用TransGen產(chǎn)品：TransScript? Uni All-in-One First-Strand cDNA Synthesis SuperMix for qPCR (One-Step gDNA Removal) (AU341)
研究背景
鹿角作為一個(gè)實(shí)質(zhì)的完整器官，與其他哺乳動(dòng)物不同，它每年都會(huì)再生，而且長(zhǎng)的比前一年還要大，造型也更加復(fù)雜。新生的鹿角，里面是軟骨，表面有一層帶絨毛的皮膚，分布著大量血管和神經(jīng)，也就是人們常說(shuō)的鹿茸。在快速生長(zhǎng)的季節(jié)，每天可長(zhǎng)2~3厘米，3個(gè)月內(nèi)達(dá)到1.2米。鹿茸如此快速、完整的再生機(jī)理，此前一直不十分清楚，中國(guó)科學(xué)家在該項(xiàng)研究中揭示了鹿茸再生背后的奧秘。
文章概述
為了理解鹿角再生的細(xì)胞和分子機(jī)制，研究人員收集鹿角再生連續(xù)8個(gè)階段的樣本，建立單細(xì)胞分辨率的鹿角再生發(fā)育細(xì)胞圖譜，發(fā)現(xiàn)除了間質(zhì)細(xì)胞（PMCs），成纖維細(xì)胞，軟骨細(xì)胞，成骨細(xì)胞，免疫細(xì)胞，內(nèi)皮細(xì)胞和血管周細(xì)胞等細(xì)胞外，還存在一種特殊的間質(zhì)細(xì)胞類群。通過(guò)分析鹿角再生過(guò)程中細(xì)胞圖譜的動(dòng)態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)在鹿角脫落前和再生0天時(shí)，再生組織主要由3類間質(zhì)細(xì)胞組成（PMC1，PMC2，PMC3），而到再生5天時(shí)，細(xì)胞異質(zhì)性明顯增加，出現(xiàn)了第四個(gè)間質(zhì)細(xì)胞類群，即PMC4細(xì)胞群。接著，研究人員將不同階段的鹿茸組織移植到裸鼠（不會(huì)產(chǎn)生免疫排異）模型中，發(fā)現(xiàn)移植再生0天鹿茸組織最終形成的組織以成纖維細(xì)胞為主，而移植再生5天鹿茸組織后，裸鼠在45天后形成了類似鹿角的組織（骨和軟骨組織）。此外，這些PMC4細(xì)胞特異性高表達(dá)TNN、TNC、PTN、DLX5等再生相關(guān)基因，PMC4可以向下分化為成軟骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞，這些都表明PMC4是鹿角骨再生的關(guān)鍵細(xì)胞群，研究人員將再生5天組織定義為“鹿角再生芽基”，將PMC4細(xì)胞群定義為“鹿角芽基祖細(xì)胞”（antler blastema progenitor cells, ABPCs）。
接著，研究人員將鹿角再生芽基的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)與可再生的小鼠指尖、不可再生的小鼠指尖、蠑螈四肢和斑馬魚(yú)尾鰭的再生芽基單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析比較，發(fā)現(xiàn)可再生的小鼠指尖芽基中存在類似于ABPCs的細(xì)胞群，而其它芽基中不存在這群細(xì)胞，這一差異提示，哺乳動(dòng)物與其它非哺乳動(dòng)物有著不同的再生機(jī)制。為了研究ABPCs在哺乳動(dòng)物的附肢再生中發(fā)揮的作用，研究人員利用表面特征標(biāo)志物（FGFR2和CX43）將ABPCs從鹿角再生5天組織中分離出來(lái)，發(fā)現(xiàn)與人類骨髓干細(xì)胞相比，ABPCs有更強(qiáng)的自我更新能力，以及更顯著的成軟骨和成骨的能力。通過(guò)裸鼠腎囊膜下異位成骨模型以及兔子骨缺損修復(fù)模型實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步證實(shí)ABPCs的骨骼修復(fù)能力顯著優(yōu)于大鼠BMSCs，此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)為骨骼再生醫(yī)學(xué)研究提供了一類新的干細(xì)胞類群。
為了進(jìn)一步研究鹿角快速生長(zhǎng)的細(xì)胞和分子機(jī)制，研究人員對(duì)鹿角快速生長(zhǎng)階段生長(zhǎng)中心的5個(gè)組織層進(jìn)行了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序以及Bulk轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，發(fā)現(xiàn)ABPCs位于鹿角的尖部，提供了鹿角持續(xù)生長(zhǎng)的干細(xì)胞池。通過(guò)與小鼠胚胎骨骼發(fā)育單細(xì)胞數(shù)據(jù)的比較，鑒定出了151個(gè)與骨骼發(fā)育相關(guān)的保守基因，涉及MAPK、BMP和TGFβ等信號(hào)通路。
該研究建立了鹿角再生全周期的時(shí)間-空間細(xì)胞圖譜，系統(tǒng)描述了鹿角再生和快速生長(zhǎng)的細(xì)胞分子機(jī)制，鑒定出一類哺乳動(dòng)物特有的干細(xì)胞群，發(fā)現(xiàn)該細(xì)胞群展現(xiàn)出了極強(qiáng)的自我更新及骨骼修復(fù)的能力。該研究為理解哺乳動(dòng)物再生提供了全新的認(rèn)知，同時(shí)為再生醫(yī)學(xué)提供了新的研究方向。
全式金產(chǎn)品支撐
優(yōu)質(zhì)的試劑是科學(xué)研究的利器。全式金反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)品TransScript? Uni All-in-One First-Strand cDNA Synthesis SuperMix for qPCR (One-Step gDNA Removal) (AU341)助力本研究。
該產(chǎn)品為全預(yù)混第一鏈cDNA合成試劑盒，反應(yīng)時(shí)只需加入gDNA Remover、模板RNA和水，在高效合成第一鏈cDNA的同時(shí)去除RNA模板中殘留的基因組DNA，操作簡(jiǎn)單，降低污染機(jī)率。
● 高熱穩(wěn)定性：反應(yīng)溫度42℃-65℃。
● 高效：5分鐘完成反轉(zhuǎn)錄。
● 簡(jiǎn)單：一次加樣，同時(shí)完成cDNA合成和基因組DNA去除 。
● 精準(zhǔn)：線性范圍廣，模板量低至pg級(jí)。
● 高兼容性：與qPCR試劑高度兼容。
數(shù)據(jù)展示
擴(kuò)增效率高
使用TransGen產(chǎn)品以不同起始量RNA（500 ng-50 pg，10倍梯度稀釋）為模板進(jìn)行
反轉(zhuǎn)錄后定量擴(kuò)增GAPDH基因。結(jié)果表明，TransGen產(chǎn)品反轉(zhuǎn)錄效率高，線性范圍廣。
適用物種范圍廣
使用Company V1、Company V2、TransGen產(chǎn)品，以不同物種RNA為模板
進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄后定量擴(kuò)增不同基因。 結(jié)果表明，TransGen產(chǎn)品可適用于多種物種。
基因組DNA去除能力強(qiáng)
使用TransGen產(chǎn)品，以200 ng RNA、200 ng RNA+200 ng gDNA、200 ng gDNA為
模板進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄后定量擴(kuò)增不同基因。結(jié)果表明，TransGen產(chǎn)品具有強(qiáng)的gDNA去除能力。
使用TransScript? Uni All-in-One First-Strand cDNA Synthesis SuperMix for qPCR (One-Step gDNA Removal) (AU341)產(chǎn)品發(fā)表的部分文章：
● Qin T, Zhang G K, Zheng Y, et al. A population of stem cells with strong regenerative potential discovered in deer antlers[J].Science,2023.
● Wang J, Liu Z L, Zhang X, et al. krn1, a major quantitative trait locus for kernel row number in maize[J].New Phytologist,2019.
● He G X, Peng Y L, Liu X L, et al. Post-responses of intertidal bivalves to recurrent heatwaves[J].Marine Pollution Bulletin,2022.
● Yu Wen, Wang Y N, Jiang D, et al. A saponin from astragalus promotes pancreatic ductal organoids differentiation into insulin-producing cells[J].Phytomedicine,2022.
● Yang X F, Liu S K, Lu W H, et al. Delta and jagged are candidate target genes of RNAi biopesticides for the control of Nilaparvata lugens[J].Frontiers in Bioengineering and Biotechnology,2022.
