打破传统观点，涡虫干细胞从远端细胞处获取信号

　　

传统的观点认为，大多数干细胞栖息在一个相对固定的微环境（niche），由周围的细胞告知它们何时分裂以及分化方向。

然而，Stowers医学研究所的一项最新研究表明，涡虫干细胞会忽略最近的邻居，反而对体内更远的信号做出反应。这一发现或许有助于解释涡虫非凡的再生能力，为开发替换或修复人类组织的新方法提供线索。

这项研究成果于2025年10月15日发表在《Cell Reports》杂志上。

涡虫拥有惊人的再生能力，例如，仅用一小块碎片就能重建被截断的头部甚至整个身体，这与干细胞密切有关。与大多数动物相比，涡虫的干细胞能够更独立地发挥功能，不受周围环境的影响。

共同通讯作者、Stowers医学研究所所长Alejandro Sánchez Alvarado博士指出：“了解干细胞在生物体中的调控机制是干细胞生物学和再生医学领域的重大挑战之一。这一发现颠覆了我们对于干细胞‘微环境’的认知，有望帮助我们了解如何调控干细胞的能力以修复受损组织。”

涡虫的成体干细胞拥有无限潜能，可分化成任何类型的细胞。相比之下，人类等大多数生物体的干细胞受到严格调控，只能分化成少数几种特化的细胞类型。这种调控机制的部分作用在于防止细胞不受控制地生长，而这正是癌症的一个标志。

第一作者、Stowers医学研究所的Frederick Mann博士表示：“传统微环境的作用可能更像是一个管理者——它会指示细胞，‘你可以成为干细胞，但只能成为一种特定类型’。”

“然而，我们现已证明，正常的微环境可能并不是干细胞发挥作用的必要条件。涡虫中的干细胞已经找到了一种独立作用的方式，无需周围的微环境就能转变为任何类型的细胞。”

借助新兴的空间转录组学技术，研究人员不仅可以确定单个细胞内的哪些基因被激活，还可以确定组织内相邻细胞的基因活性。这揭示了干细胞的一些特殊“邻居”。

其中，最值得注意的是一种此前从未描述过的细胞——这类超大细胞拥有大量的突起（也就是细胞膜的指状延伸）。研究团队以希腊神话中的百臂巨人（Hecatoncheires）为灵感，将这类细胞命名为“百臂母细胞”（hecatonoblasts）。

“它们的位置很靠近干细胞，但我们惊讶地发现，百臂母细胞并未调控干细胞的命运和功能，这与典型的干细胞-微环境关联相悖，”Mann谈道。

相反，研究人员发现，最强的指令竟来自肠道细胞。他们发现，尽管距离很远，这些细胞确实在向涡虫干细胞提供与再生过程中的位置和功能有关的指令。

“我倾向于将此理解为局部与整体的通信网络，”共同通讯作者、贝勒医学院助理教授Blair Benham-Pyle博士说。“尽管干细胞与其邻近细胞之间的相互作用会影响干细胞的即时反应，但远距离的相互作用可能控制干细胞如何应对生物体的重大变化。” 

研究团队发现，涡虫干细胞似乎脱离了传统的接触式微环境，而且干细胞周围并不存在特定的细胞类型或因子来调控其身份。因此，他们推测，这可能是涡虫具有惊人再生能力的关键所在。

“我们的发现表明，涡虫干细胞可能受到多种动态微环境的协同调控，这些微环境共同支撑着干细胞的多能性、分化能力和再生能力，” 他们在文中写道。