干细胞在我们生命中的工作类似于勤杂工，它能修复受损的组织并再生出正常的，就像我们皮肤的新陈代谢。科学家们现在已经了解了很多关于干细胞在成体内是如何发挥作用的，但对于这些干细胞在胚胎发育过程中源于何处仍所知甚少。

现在，洛克菲勒大学的研究人员已确定了一种新的机制可指导细胞在发育过程中转变为干细胞。发表在1月14日的细胞（Cell）杂志上的研究结果，有助于解释细胞之间的交流如何介导这一过程，并且也对皮肤癌的治疗方法有一定的影响。

“虽然对于成体干细胞的特征了解得日益完善，但我们对其起源却知之甚少。在此我们发现，在皮肤中，只要单层胚胎表皮细胞开始分裂形成胚胎发芽，毛囊干细胞的祖细胞就被确定，”Robin Chemers Neustein实验室的哺乳动物细胞生物学和发育生物学专家Elaine Fuchs解释道。“这个时间比以前想象的要早得多，并为我们研究这些非常特殊细胞的形成提供了新的见解。”

干细胞或壁龛，哪个出现的更早？

干细胞簇接收到附近其它细胞的信号，指示它们要么保持为干细胞，要么分化成特定的细胞类型。这些指示性的细胞群体，被称为“壁龛”，已知其能够维持成体干细胞群。但尚未可知的是壁龛是如何形成的，以及在胚胎发育过程中干细胞何时何地首次出现。

“成体干细胞对于其如何成为干细胞，以及如何控制干细胞群的大小，都需依赖于壁龛的指示，”第一作者Tamara Ouspenskaia说道。“现在的问题是，壁龛是首先出现并召集其它细胞成为干细胞呢？还是一种相反的方式？干细胞可以首先在其它地方出现，然后形成一个壁龛。”

在小鼠毛囊一个控制活性干细胞区域进行的工作中，Fuchs和同事调查了毛囊首次形成过程中的细胞分裂。毛囊开始形成的一个小萌芽称为基板，然后发展成一个由不同细胞类型组成的多层组织。通过标记基板内的细胞并追踪其后代，研究人员确定，对于每一次分裂，一个子细胞停在原地，而另一个则迁移到其它细胞层。

进一步的实验表明，这个迁移的细胞成为干细胞。这一发现意义重大，因为它是发育过程中在最早的时间点检测到干细胞的，并且它还表明干细胞在壁龛形成之前可能就存在。

成为干细胞

细胞怎样成为它们注定要变成的细胞——如肝细胞或皮肤细胞——依赖于许多因素，其中包括来自于其它细胞的分子信号，帮助其打开或关闭特定的基因。Fuchs和同事观察到处于不同的位置的两个子细胞的信号活性是不同的，并旨在表明信号如何帮助其决定它们的最终命运。

他们发现，迁移的子细胞移动到的环境中含有低水平的WNT信号，其已知在胚胎发育中起作用。与此相反的是，另一个子细胞停留的环境中WNT信号的水平却很高。WNT的水平影响着细胞如何对另一个信号SHH的响应——只有那些在低水平WNT信号环境中的细胞才会对SHH信号有反应，而SHH信号则指示细胞变成干细胞。

“这些细胞必须离开‘家’，它们必须离开具有较高水平WNT信号的环境才能变成干细胞，”Ouspenskaya说。“我们观察到，SHH实际上来自于具有较高WNT信号的细胞，其对于帮助细胞离开是必不可少的。因此，为了使迁移的细胞变成干细胞，它需要接收来自其在‘家’里的姐妹细胞的SHH信号来告诉它‘你是干细胞’。

研究人员认为，WNT和SHH信号之间的对立可能有助于控制在胚胎发育的这个时候产生的干细胞的数量。

“这种新发现的信号串帮助我们深入了解，为什么这两个信号对癌组织干细胞扩散数量过多的皮肤癌有如此深刻的影响，”也是霍华德休斯医学研究所的研究员的Fuchs说道。“现在这项工作为今后研究肿瘤的传播与正常干细胞之间的有趣的和临床上的重要关系铺平了道路。”