有時候干細胞會打開開關分裂生成子細胞，有時候則會關閉開關維持在靜息狀態(tài)。直到現(xiàn)在科學家們仍未完全了解是什么引起了這些細胞在活化和靜息狀態(tài)之間切換。

來自洛克菲勒大學Elaine Fuchs哺乳動物細胞生物學和發(fā)育實驗室的一項新研究將焦點放在了毛囊干細胞上，確定了是什么開啟了它們。研究人員發(fā)現(xiàn)由這些干細胞生成的子細胞——過渡擴充細胞（Transit-Amplifying Cell，TACs）發(fā)送了一種信號告知靜息毛囊干細胞變得活化。

Fuchs實驗室前博士后Ya-Chieh Hsu說：“許多類型的哺乳動物干細胞都生成TACs，TACs是干細胞和其最終產物：血液、皮膚和別處完全分化的細胞之間的一種中間體。在過去，人們將TACs視作是坐等被動生成組織的一群細胞。沒有人會想到它們起著調控作用。”

Hsu和Fuchs進一步確定了TACs發(fā)送出的信號。他們明確地找到了稱作為Sonic Hedgehog的一種促細胞分裂蛋白，其在大腦、眼睛和四肢的胚胎發(fā)育中發(fā)揮作用。

由于有潛力生成一些具有特定功能的特化細胞，干細胞在醫(yī)學應用領域具有重要的價值。干細胞生成這些分化細胞的能力對于機體的正常維持、生長及修復至關重要。許多的組織具有兩種干細胞群：一種很少分裂，稱作為靜息干細胞；另一種更易于增殖，稱作為始發(fā)態(tài)干細胞（primed stem cell）。無論它們的增殖頻率如何，人類的大多數(shù)干細胞都不會直接生成分化的子細胞；它們會生成一種中間增殖細胞群即TACs。

毛囊是生成毛發(fā)的一種微小器官，其形成狹窄毛囊管腔向下伸入到皮膚里。毛囊不斷地在生長、破壞和靜息狀態(tài)之間循環(huán)。當進入到生長期時，始發(fā)態(tài)干細胞群總是首先分裂并生成TACs，這些TACs在毛囊中向下聚集。始發(fā)態(tài)干細胞增殖為下一輪的毛發(fā)生長創(chuàng)造了條件，確保了隨時間損失的毛發(fā)能夠被替換。增殖TACs則生成了毛干，以及皮膚下毛發(fā)周圍的所有細胞，這些細胞構成了毛囊。

一開始，Hsu和Fuchs懷疑TACs和Sonic Hedgehog在毛發(fā)再生中起作用。

“我們注意到，始發(fā)態(tài)干細胞群早期激活，生成了TACs，而靜息干細胞群只在TACs生成時活化。這種聯(lián)系促使我們去尋找TACs生成的信號。我們隨后證實了Sonic Hedgehog就是我們要尋找的信號，”Fuchs說。

在發(fā)表于5月8日《細胞》（Cell）雜志上的一些實驗中，Hsu通過敲除成年小鼠毛囊中的負責基因使得TACs無法生成Sonic Hedgehog蛋白。由此，毛囊干細胞和它們TACs的增殖均受到了影響。他們進一步證實靜息干細胞群增殖需要Sonic Hedgehog。

令人驚訝的是，當Hsu阻斷靜息干細胞響應Sonic Hedgehog的能力時，毛發(fā)生長繼續(xù)進行，但毛囊變短，每經(jīng)歷一輪毛發(fā)周期，靜息和始發(fā)態(tài)干細胞群均數(shù)量減少，直至毛發(fā)完全無法再生。根據(jù)研究人員所說，這些特征與男性脫發(fā)中發(fā)生的事件極其地相似（延伸閱讀：華人學者Nature子刊發(fā)表再生醫(yī)學重要成果）。盡管這種機能紊亂的根源有可能是在Sonic Hedgehog的上游，這一研究提供了關于脫發(fā)現(xiàn)象的一些新見解，從長遠來看對于開發(fā)出新的療法具有重要的意義。

TACs是許多不同的干細胞譜系的一個階段，研究人員斷定盡管精確的機制有可能有所差異，在我們的血液和腸等其他組織中TACs有可能發(fā)揮了相似的作用。Fuchs說：“在大多數(shù)成人組織中，我們的干細胞必須能夠快速響應損傷。通過利用TACs作為變阻器，可以嚴格地調控這一過程確保生產適當數(shù)量的新組織來修復損傷。因此，不可以再將TACs視作是一種干細胞譜系的被動中間體，而是協(xié)調組織再生的一個關鍵信號中心。”