《Nature》有望逆转白发：头发变白是干细胞被“卡住”了

由纽约大学格罗斯曼医学院(NYU Grossman School of Medicine)的研究人员领导的这项新研究集中在小鼠皮肤细胞上，也在人类皮肤上发现了一种叫做黑素细胞干细胞(McSCs)的细胞。头发颜色是由毛囊内无功能但不断繁殖的McSCs池是否获得成熟细胞的信号来控制的，成熟细胞产生负责颜色的蛋白质色素。

这项新研究发表在4月19日的《Nature》在线杂志上，该研究表明，间充质干细胞具有显著的可塑性。这意味着在正常的毛发生长过程中，当这些细胞在发育中的毛囊的隔室之间穿梭时，它们在成熟轴上不断地来回移动。正是在这些隔室中，McSCs暴露于不同程度的成熟影响蛋白信号。具体来说，研究小组发现，McSCs在其最原始的干细胞状态和成熟的下一个阶段(过渡扩增状态)之间转换，并取决于它们的位置。研究人员发现，随着头发老化、脱落，然后反复长出，越来越多的McSCs被困在被称为毛囊隆起的干细胞区中。它们留在那里，不会成熟到转运扩增状态，也不会回到它们在毛胚室的原始位置，在那里WNT蛋白会刺激它们再生成色素细胞。

研究人员说，其他自我再生的干细胞不具备McSC的可塑性，比如构成毛囊本身的干细胞，它们在成熟时只沿既定的时间轴向一个方向移动。例如，转运扩增毛囊细胞永远不会恢复到原来的干细胞状态。这在一定程度上解释了为什么即使色素沉着失败，头发也能继续生长。

在最近的实验中，通过拔毛和强迫再生使毛发衰老的小鼠，在毛囊膨出处有McSCs的毛囊数量从拔毛前的15%增加到强迫衰老后的近一半。这些细胞仍然不能再生或成熟为产生色素的黑色素细胞。研究人员发现，被困的McSCs停止了再生行为，因为它们不再暴露于大量WNT信号中，因此它们在新毛囊中产生色素的能力继续生长。相比之下，在整个两年的研究期间，其他继续在毛囊膨出和毛胚室（germ compartment）之间来回移动的McSCs保留了作为McSCs再生、成熟为黑素细胞和产生色素的能力。纽约大学同一研究小组的早期工作表明，WNT信号是刺激McSCs成熟和产生色素所必需的。该研究还表明，与位于毛囊凸起正下方的毛胚室相比，毛囊凸起中的McSCs受到WNT信号的影响要少几万亿倍。

在这项研究中，研究人员使用了最新的3D活体成像和scRNA-seq技术来几乎实时地跟踪细胞在每个毛囊内的衰老和移动。

首席研究员、纽约大学朗格尼健康中心的博士后Qi Sun博士说：“我们的研究增加了我们对黑素细胞干细胞如何影响头发颜色的基本理解，新发现的机制提出了一种可能性，即黑素细胞干细胞的固定定位可能也存在于人类中。如果是这样，它就提供了一种潜在的途径，可以通过帮助堵塞的细胞在发育中的毛囊间再次移动来逆转或防止人类头发变白。”

该研究的高级研究员Mayumi Ito博士说:“黑色素细胞干细胞中变色龙样功能的丧失可能是导致头发变白和失去颜色的原因。这些发现表明，黑素细胞干细胞的运动和可逆分化是保持头发健康和颜色的关键，研究小组计划研究恢复骨髓间充质干细胞活力的方法，或者通过物理方式将它们移回它们的毛胚室，在那里它们可以产生色素。”

Qi Sun, Wendy Lee, Hai Hu, Tatsuya Ogawa, Sophie De Leon, Ioanna Katehis, Chae Ho Lim, Makoto Takeo, Michael Cammer, M. Mark Taketo, Denise L. Gay, Sarah E. Millar, Mayumi Ito. Dedifferentiation maintains melanocyte stem cells in a dynamic niche. Nature, 2023