在大多數情況下，替代細胞或是由相同類(lèi)型的存活成熟細胞進(jìn)行細胞分裂生成，或是由組織干細胞分裂和分化產(chǎn)生。那么當儲存干細胞選擇性耗盡時(shí)會(huì )發(fā)生什么？來(lái)自麻省總醫院的 Purushothama Rao Tata 等，以及荷蘭烏德勒支醫學(xué)中心的 Daniel E. Stange 等分別在《Nature》和《Cell》雜志上證實(shí)，在胃或肺中的干細胞耗盡之后，通過(guò)每種組織中一些特殊的分化細胞所提供的一種驚人的備用功能，干細胞功能可以得到恢復。

    胃和肺臟都覆蓋著(zhù)一層由各種類(lèi)型細胞構成的單層細胞，隨著(zhù)它們出現損傷或死亡終生被不斷地替換。在胃的中心部位，這些排列在腺窩上的細胞被發(fā)現呈特異分布。人們認為腺窩中的這些細胞是通過(guò)定位在腺窩中心的快速分裂組織干細胞進(jìn)行維持，它們的子細胞向兩個(gè)方向伸展分布，分化為各種細胞類(lèi)型。在Cell文章中，Stange和同事們通過(guò)小鼠研究證實(shí)，腺窩底部包含有表達腸干細胞標記物Troy的細胞。利用遺傳技術(shù)以一種低頻、持久可遺傳的方式“脈沖標記”這些細胞，他們偶然發(fā)現了在腺窩中所有源自Troy表達細胞的細胞，它們的子細胞從底部緩慢擴散分布。當作者們破壞組織干細胞時(shí)，在很多腺窩中Troy表達細胞更加快速的執行了這一干細胞功能。

   值得注意的是，這些Troy表達細胞是一類(lèi)完全成熟的分泌細胞，稱(chēng)作主細胞，它們即便是在執行干細胞功能時(shí)仍維持著(zhù)分化特性。由于它們的再生功能是在組織干細胞群耗盡后被激活，可以將這些主細胞視作是儲備干細胞。在Nature文章中，Tata等證實(shí)分化的氣道分泌細胞：Clara細胞可以促進(jìn)肺再生。以往的研究表明小鼠氣管中的未分化基底細胞可以補充分泌細胞和多纖毛細胞庫，后兩者分別負責生成和清除氣道粘液。

    在這篇文章中，研究人員在特異性地殺死基底細胞之前，脈沖標記了全部成熟分泌細胞。令人驚訝的是，他們發(fā)現在基底細胞遭到破壞前，新生的基底細胞中存在有他們導入的譜系標記。作者們繼續證實(shí)，這些標記的基底細胞有可能是標記成熟分泌細胞的子細胞，這些標記的基底細胞發(fā)揮了干細胞功能更新了多纖毛細胞和分泌細胞類(lèi)型。由于它們的祖細胞活性只在消除基底干細胞時(shí)被引出，氣管Clara細胞可以被視作是儲備干細胞。

    盡管肺中的分化Clara細胞和胃中的主細胞各自生成了多種細胞類(lèi)型，但它們所采取的線(xiàn)路是不同的。Clara細胞生成了替換干細胞，而主細胞顯然繞過(guò)了這一需求，它們自身就是干細胞。而在氣道下段，Clara似乎又是干細胞，它們沒(méi)有首先編程基底細胞，而更新了自身及多纖毛細胞。反之，主細胞似乎也間接生成了干細胞，因為它們的子細胞最終替換了所有腺窩細胞，包括儲存干細胞群。因此，盡管采取了不同的線(xiàn)路，這些成熟細胞都共同具有生成分化細胞和干細胞的潛能。兩篇研究論文均向未分化的儲存干細胞的首要地位發(fā)出了挑戰，提出成熟細胞能夠替換它們的功能，甚至生成新的細胞。這兩項研究有可能對于再生醫學(xué)具有重要的意義。