在再生医学和肠道健康领域的一项重大进展中，来自杜克-新加坡国立大学医学院（Duke-NUS Medical School）和新加坡南洋理工大学（NTU Singapore）的科学家们揭示了肠道中一种精确而意料之外的通讯系统。支持细胞被称为“端细胞”（telocytes），它们通过细长的延伸结构——类似于大脑中的神经元——将信号直接传递给肠道干细胞。这项发表在《发育细胞》（Developmental Cell）杂志上的研究，挑战了长期以来关于肠道如何维持和修复自身的假设，可能为炎症性肠病（IBD）和结肠癌等疾病带来更有效的治疗方法。
肠道内壁是人体最活跃的组织之一。它每隔几天就会自我更新，这归功于一小群深藏于肠道内壁微小凹槽（称为隐窝）中的干细胞。这些干细胞分裂并分化成各种类型的细胞，以维持肠道的健康和功能。为了实现细胞分化，干细胞依赖于其周围支持细胞（即干细胞微环境）发出的指令。
直到最近，科学家们一直认为这些被称为“Wnts”的特殊化学信号是通过组织自由扩散的方式传递给干细胞的。这种机制对干细胞调控提供了一定的解释，但无法说明这种随机过程如何确保信号在正确的时间和地点准确到达。
杜克-新加坡国立大学医学院癌症与干细胞生物学项目主任、该研究的共同通讯作者David Virshup教授解释说：“我们发现这些信号并不是在组织中随意漂浮。它们是通过特殊的端细胞以惊人的精确度从微环境中传递到干细胞的——这种机制改变了我们对肠道细胞通讯方式的理解，类似于大脑中神经元之间的信号传递。”
端细胞因其能够发出称为“细胞突”（cytonemes）的长而细的延伸结构而特别引人注目。这些细丝直接从端细胞延伸到特定的干细胞。利用高分辨率荧光和电子显微镜等先进成像技术，研究团队观察到小鼠肠道中的端细胞使用细胞突将Wnts直接传递到隐窝中的个别干细胞。
这种肠道细胞中类似神经元的行为颠覆了我们对器官自我维持机制的理解——这是迄今为止发现的最清晰的脑-肠功能细胞类比之一。
研究人员还发现，端细胞与干细胞之间的接触点在外观上类似于神经细胞之间一对一连接的“突触”。这种精确的通讯方式使得Wnts能够被直接运输到其预定的位置。
南洋理工大学生物科学学院的Alexander Ludwig助理教授表示：“这种直接的细胞间通讯突显了分泌分子如何精准地被传递到目标细胞的新水平。这是一个引人注目的例子，说明不同尺度的成像技术结合新的蛋白质标记方法如何揭示新的机制并改变研究范式。”
为了更深入理解这一通讯系统的工作原理，科学家们研究了端细胞的结构基础，特别是支撑细胞突形成的蛋白质。当这些蛋白质（特别是两个关键蛋白KANK和Liprin）被破坏时，细胞突无法正常形成或发挥作用，Wnt的特异性运输机制也随之失效。
杜克-新加坡国立大学癌症与干细胞生物学项目的首席研究员、该研究的第一作者Gediminas Greicius博士表示，这一发现突显了探索基础生物学的力量。
“有时候，当你深入研究基本机制时，你会发现一些具有变革性的现象，”Greicius助理教授说。“这种靶向信号系统一直隐藏在我们眼皮底下，现在我们终于看清了它，这彻底改变了我们对肠道干细胞生物学的理解。”
尽管研究聚焦于健康组织，但其影响深远。Wnt信号传导的紊乱已被证实与某些结肠癌的发生有关。同样，信号传导受损可能在克罗恩病和溃疡性结肠炎等慢性炎症性肠病（IBD）中也扮演角色——这些疾病在新加坡和东南亚地区日益普遍。
杜克-新加坡国立大学研究事务高级副院长Patrick Tan教授指出，这一发现具有更广泛的重要性。
“这一发现可能会改变我们对组织修复和再生医学的理解，”Tan教授表示。“如果我们能够利用或恢复这种精确的信号传递方式，它可能提升干细胞疗法的效果，并有助于开发更精准的肠道疾病治疗方法。这是基础科学研究推动现实世界影响的有力例证。”
参考文献： Greicius G, Mittermeier L, Liang R, et al. Telocytes deliver essential Wnts directly to murine intestinal stem cells via synapse-like contacts. Dev Cell. 2025. doi: 10.1016/j.devcel.2025.06.040
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