科学家展示了骨边界细胞如何帮助塑造头骨

头骨不是单一的骨头，而是在发育早期连接在一起的一组骨板。在一项对老鼠的研究中，西奈山伊坎医学院的科学家们展示了一个基因的活动如何在新发现的一组骨边界细胞中开启，可能在塑造头骨方面发挥重要作用。缺失该基因的小鼠的头骨畸形并且细胞耗尽的方式让人想起颅缝早闭症，这是一种发育障碍，每 2,500 名在出生的婴儿中就有一个受到影响。

该研究的主要作者是伊坎西奈山遗传学和基因组科学助理教授 Greg Holmes 博士。

该研究的重点是冠状缝的细胞，这是一种连接前骨板和中间骨板的纤维关节。在人类中，它穿过头骨的顶部，从一个寺庙到另一个。在整个发育过程中，缝合线充满了一种称为间充质的缓冲组织，其中含有干细胞。干细胞提供了新骨细胞或成骨细胞的持续来源，当两侧的骨板生长和颅骨扩张时，它们是必需的。在成人中，这些干细胞耗尽，骨板之间的关节融合。

颅缝早闭是一种先天缺陷，这种融合过早发生，导致婴儿出生时头骨畸形，可能会出现神经系统问题。科学家已经表明，大约 25% 的病例与基因突变有关，并且正常的缝合线发育受多种生长因子控制。在形成颅骨所需的所有缝合线中，冠状缝合线通常在颅缝早闭中受到影响。

在这项研究中，Holmes 实验室与 Icahn Mount Sinai 的 Bin Zhang 博士、Harm van Bakel 博士和 Ethylin Wang Jabs 医学博士实验室的研究人员合作。他们一起研究了冠状缝细胞中的遗传活性在早期发育过程中是如何变化的。为此，他们在小鼠正常出生前大约一到三天测量了胚胎小鼠个体缝合细胞的 RNA 水平。

他们的结果表明，编码刺猬相互作用蛋白 (HHIP) 分子的基因在冠状缝发育中起着独特而关键的作用。该基因在一组新的间充质细胞中比在成骨细胞中更活跃。事实上，科学家们在观察其他缝合线的细胞时看到了相反的趋势。追踪实验表明，出生后冠状缝的成骨细胞来源于这些间充质细胞。此外，缺失 HHIP 基因的胚胎突变小鼠的头骨形状与正常小鼠的头骨形状不同。具体而言，分离颅骨的间充质细胞较少，突变的冠状缝接近融合。

Hedgehog 蛋白是已知的生长因子，可指导多种物种的正常生长和发育，包括促进骨骼生长。已知 HHIP 可抑制刺猬活动。对于这项研究的作者来说，他们的结果表明 HHIP 基因降低了刺猬的活性，从而使冠状缝正常发育。他们希望像这样的高级单细胞遗传研究能让研究人员更深入地了解头骨在健康和疾病条件下的形状。

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