一项新的研究表明，某些干细胞具有在毛囊的生长隔室之间移动的独特能力，但随着人们年龄的增长而被卡住，因此失去成熟和保持头发颜色的能力。
在纽约大学格罗斯曼医学院的研究人员的带领下，这项新工作的重点是小鼠皮肤中的细胞，并且还在人类中发现了称为黑素细胞干细胞或McSCs的细胞。毛发颜色由毛囊内无功能但不断增殖的McSCs池是否获得信号成为成熟细胞，从而使蛋白质色素负责颜色来控制。
这项新研究于4月19日发表在《自然》杂志上，表明McSCs具有显着的可塑性。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间之间移动时，它们会在成熟轴上不断地来回移动。正是在这些隔间内，McSC暴露于不同水平的影响成熟度的蛋白质信号。
具体来说，研究小组发现，McSCs在其最原始的干细胞状态和下一阶段的成熟状态(转运放大状态)之间转换，具体取决于它们的位置。
研究人员发现，随着头发老化、脱落然后反复长回来，越来越多的McSC卡在称为毛囊隆起的干细胞隔室中。在那里，它们不会成熟到转运放大状态，也不会回到它们在胚芽室中的原始位置，在那里WNT蛋白会促使它们再生为色素细胞。
“我们的研究增加了我们对黑素细胞干细胞如何使头发染色的基本理解，”该研究的首席研究员、纽约大学朗格健康中心的博士后QiSun博士说。“新发现的机制提高了人类可能存在相同固定位置的黑色素细胞干细胞的可能性。如果是这样，它通过帮助堵塞的细胞在发育中的毛囊之间再次移动，提供了逆转或防止人类头发变白的潜在途径隔间。”
研究人员表示，McSC的可塑性并不存在于其他自我再生干细胞中，例如构成毛囊本身的干细胞，已知这些干细胞在成熟时仅沿既定时间线向一个方向移动。例如，转运放大的毛囊细胞永远不会恢复到它们原来的干细胞状态。Sun说，这有助于部分解释为什么头发即使在色素沉着失效的情况下仍能继续生长。
纽约大学同一个研究小组的早期工作表明，需要WNT信号来刺激McSC成熟并产生色素。该研究还表明，与位于隆起正下方的毛胚隔室相比，McSCs在毛囊隆起中暴露于WNT信号的程度要低数万亿倍。
在最近的实验中，小鼠的毛发因拔除和强制再生而物理老化，毛囊隆起中含有McSCs的毛囊数量从拔除前的15%增加到强制老化后的近一半。这些细胞仍然无法再生或成熟为产生色素的黑素细胞。
研究人员发现，卡住的McSC停止了再生行为，因为它们不再暴露于大量WNT信号，因此它们无法在继续生长的新毛囊中产生色素。
相比之下，在整个两年的研究期间，继续在毛囊隆起和毛胚之间来回移动的其他McSCs保留了再生为McSCs、成熟为黑素细胞和产生色素的能力。
“黑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变色的原因，”研究高级研究员、罗纳德·O·佩雷尔曼皮肤病学系教授MayumiIto博士说。和纽约大学朗格健康中心的细胞生物学系。
“这些研究结果表明，黑素细胞干细胞运动和可逆分化是保持头发健康和有色的关键，”伊藤说，他也是纽约大学朗格尼分校细胞生物学系的教授。
Ito说，该团队计划研究恢复McSCs活力的方法，或者将它们物理地移回它们的胚芽室，在那里它们可以产生色素。
在这项研究中，研究人员使用最近的3D活体成像和scRNA-seq技术几乎实时地跟踪细胞在每个毛囊中老化和移动的情况。