在再生医学和肠道健康领域的一项重要进展中，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）的科学家们发现了一种精确而意料之外的肠道通信系统。这种被称为“端细胞”（telocytes）的支持细胞利用细长的突起，类似于大脑中的神经元，直接向肠道干细胞传递信号。他们的研究发表在《发育细胞》（Developmental Cell）杂志上，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）和结肠癌等疾病的治疗带来更好的方案。
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，这要归功于深藏在肠道内壁微小凹槽（称为“隐窝”）中的一小群干细胞。这些干细胞分裂并分化成维持肠道健康和功能所需的各种细胞类型。为了实现细胞的这种分化，干细胞依赖于其周围支持细胞（即干细胞壁龛——干细胞所处的特殊微环境）发出的指令。
直到最近，科学家们一直认为这些特殊的化学信号（称为 Wnt）是自由扩散通过周围组织的，最终通过扩散作用到达干细胞。这种机制部分解释了干细胞是如何被调控的，但无法解释这种随机过程如何确保信号在需要的时间和位置准确到达。
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大卫·维尔舒普（David Virshup）教授解释说：“我们发现这些信号并不是简单地在组织中漂浮，而是由称为端细胞的特化细胞以令人惊讶的精确方式从壁龛传递到干细胞——这改变了我们对肠道细胞通信方式的认知，类似于大脑中神经元之间传递信号的方式。”
端细胞之所以特别有趣，是因为它们能够发出被称为“细胞突”（cytonemes）的细长突起。这些细丝直接从端细胞延伸到特定的干细胞。利用包括高分辨率荧光显微镜和电子显微镜在内的先进成像技术，研究团队观察到小鼠肠道中的端细胞利用细胞突直接将 Wnt 信号传递给隐窝中的个别干细胞。
这种在肠道细胞中发现的类似神经元的行为颠覆了我们对器官如何维持自身的理解——这是迄今为止发现的最清晰的脑肠功能类比之一。
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突触——神经细胞之间的一对一连接。这种精确的通信方式使得 Wnt 信号能够直接运输到其目标位置。
“这种直接的细胞间通信突显了分泌分子传递到目标细胞的新精度水平。” 新加坡南洋理工大学生物科学学院的亚历山大·路德维希（Alexander Ludwig）副教授说道，他是该研究的作者之一。“这正是不同尺度的成像技术结合新型蛋白质标记方法如何揭示新机制并改变范式的典型案例。”
为了更好地理解这一通信系统的工作原理，科学家们研究了端细胞的“螺栓螺母”结构——即支撑细胞突的蛋白质。当这些蛋白质（特别是名为 KANK 和 Liprin 的两个关键蛋白）被破坏时，细胞突无法正常形成或发挥作用，Wnt 信号的特殊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首席研究员、该研究的第一作者格迪米纳斯·格雷丘斯（Gediminas Greicius）博士表示，这一发现凸显了探索基础生物学的力量。
“有时候，当你仔细研究基础问题时，你会发现具有变革性的新东西。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，这重塑了我们对肠道干细胞生物学的理解。”格迪米纳斯·格雷丘斯博士说道。
虽然这项研究主要集中在健康组织上，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慢性炎症性肠病（IBD）如克罗恩病和溃疡性结肠炎中发挥作用——这些疾病在新加坡和该地区正变得越来越常见。
杜克-新加坡国立大学资深研究副院长帕特里克·谭（Patrick Tan）教授指出了这一发现的广泛意义。
“这一发现可能会改变我们对组织修复和再生医学的研究方式。” 谭教授说道。“如果我们能够利用或恢复这种精确的信号传导模式，可能会提高干细胞疗法的有效性，并帮助开发更针对肠道相关疾病的治疗方法。这充分体现了基础科学如何推动现实世界的影响。”
来源：
Duke-NUS Medical School
参考文献：
Greicius, G., et al. (2025). Telocytes deliver essential Wnts directly to murine intestinal stem cells via synapse-like contacts. Developmental Cell. doi.org/10.1016/j.devcel.2025.06.040
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