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近日，中國科學院分子細胞科學卓越創新中心發現在骨外膜纖維層中駐留著一群特異性表達Angptl7的靜息態骨骼干細胞亞群。這群細胞在出生后的骨骼發育及維持中幾乎不發揮直接成骨作用，但在響應骨折損傷后迅速激活，并通過軟骨內成骨途徑介導骨再生。研究人員借助單細胞轉錄組測序技術，揭示了骨外膜骨骼干/祖細胞的異質性，并發現其存在兩個亞群——一群特異性高表達Angptl7和Cdkn1c、一群高表達Postn和Sp7。研究通過對這兩群細胞的差異基因富集分析發現，Angptl7+細胞更高表達干細胞維持相關基因，而Postn+細胞更高表達成骨分化、骨形成相關基因。因此，研究推測，Postn+細胞是負責穩態骨維持的細胞類群，而Angptl7+細胞的功能及命運則引起科研人員的關注。為了檢測Angptl7+細胞在骨骼上的分布及命運轉歸，研究構建了Angptl7-mScarlet實時熒光報告小鼠、Angptl7-CreER;Rosa26-Ai9誘導型譜系示蹤小鼠。兩種小鼠模型表明，Angptl7+細胞特異性定位于骨外膜纖維層，不存在于皮質骨、骨小梁、骨髓、生長板等其他骨骼部位。轉錄組分析結合流式細胞術分析顯示，Angptl7+細胞表達骨骼干細胞相關細胞表面標志物。體外克隆形成實驗、三系誘導分化實驗及體內標簽保留實驗也證明，Angptl7譜系細胞滿足骨骼干細胞的基本特性。但是，基于Angptl7-CreER;Rosa26-Ai9;Col1a1-GFP工具小鼠的不同時期譜系示蹤實驗表明，Angptl7譜系細胞幾乎不參與穩態下的骨形成，而是長期駐留在骨外膜。研究對骨折損傷修復過程中的Angptl7譜系細胞進行了體內示蹤，發現Angptl7譜系細胞在損傷后會大量擴增，并通過軟骨內成骨途徑介導骨再生。長時程的譜系示蹤分析發現，Angptl7譜系細胞在骨折損傷后，參與再生整個骨結構，包括骨外膜纖維層、骨外膜形成層、骨皮質、骨內膜以及骨髓間質細胞。同時，研究通過細胞清除小鼠模型及條件性基因敲除小鼠模型發現，Angptl7譜系細胞對骨折損傷修復至關重要。轉錄組測序及移植實驗發現，Angptl7譜系細胞在骨折后會進入炎性應答階段，并通過上調NF-κB等信號通路來響應炎性信號而激活。相關研究成果在線發表在《細胞研究》（Cell Research）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、科學技術部、中國科學院等的支持。論文鏈接研究成果被選為封面故事：長城守衛軍