中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所特種動物干細胞團隊研究員王大濤
已經(jīng)長出鹿茸的母鹿
位于吉林市左家鎮(zhèn)的中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所的鹿舍里,一只小梅花鹿安靜站立。它體態(tài)玲瓏,頭頂一側(cè)卻滑稽地探出一截鮮嫩的鹿茸——這并非雄鹿的王冠,而是本該“無角”的母鹿身上發(fā)生的生命奇跡。特種動物干細胞團隊研究員王大濤輕撫它溫順的脖頸:“我們悄悄施展了一點‘魔法’。瞧,只作用于一側(cè),是想進行更精細的對比分析。”
當(dāng)母鹿頭頂赫然冒出象征雄性的鹿茸,這個顛覆數(shù)百年來自然規(guī)律的情景,已非“魔法”所能詮釋。近日,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所聯(lián)合多家頂尖科研機構(gòu)在《美國科學(xué)院院刊》(PNAS)上發(fā)表重磅成果:僅靠引入關(guān)鍵的免疫細胞——巨噬細胞,無需雄激素干預(yù),即可成功喚醒母鹿沉寂的生茸能力。這一刻,科學(xué)之手悄然改寫了鹿科動物的命運密碼。
“魔法”背后的科學(xué)密鑰
免疫細胞解鎖母鹿生茸潛能
在自然界中,鹿茸是雄性鹿科動物的標志性特征——除了馴鹿雌雄皆長茸外,梅花鹿、馬鹿等鹿科動物只有公鹿能在每年春季長出分叉的鹿茸。這種性別差異長期以來被歸因于雄激素的調(diào)控:公鹿分泌的睪酮如同啟動鍵,觸發(fā)頭部生茸區(qū)的干細胞分化形成鹿茸。研究表明,若在公鹿首次生茸前閹割,其將終生失去長茸能力;而給母鹿注射雄激素,確實能讓它們突破性別限制,長出鹿茸。
但科學(xué)家們早就發(fā)現(xiàn)了一個有趣的現(xiàn)象:母鹿雖然自然狀態(tài)下不長茸,但其頭部生茸區(qū)的組織中卻潛藏著與公鹿無異的鹿茸干細胞。這意味著母鹿具備生茸的潛能,只是缺少合適的“激活信號”。“就像一臺具備完整硬件的電腦,需要正確的指令才能啟動。”研究團隊成員解釋說,“我們想知道,除了雄激素,是否存在其他信號能喚醒母鹿的生茸潛力。”
為解開這個謎團,研究團隊對比了公鹿生茸關(guān)鍵組織,鹿茸生長前后的基因表達變化圖譜,通過多組學(xué)分析鎖定了一個關(guān)鍵因子——CCL2。這是一種由雄激素調(diào)控的信號分子,同時也是免疫細胞的“導(dǎo)航員”,能吸引巨噬細胞聚集到特定區(qū)域。進一步觀察發(fā)現(xiàn),在公鹿生茸時,頭部角柄處的巨噬細胞數(shù)量顯著增多,而抑制這些細胞會導(dǎo)致鹿茸生長受阻。
“我們做了一個大膽的假設(shè):既然巨噬細胞在公鹿生茸時被富集,那么它們可能就是雄激素下游的‘執(zhí)行器’。”王大濤通過實驗驗證了這一猜想:當(dāng)向母鹿生茸區(qū)局部引入巨噬細胞,或直接注射CCL2蛋白時,原本不長茸的母鹿竟然開始長出鹿茸。更令人興奮的是,這種通過免疫調(diào)控實現(xiàn)的生茸效果,與注射雄激素的效果相當(dāng),但避免了激素干預(yù)可能帶來的副作用。
體外實驗進一步揭示了其中的機制:巨噬細胞能分泌特定的細胞因子,如同“鑰匙”般打開鹿茸干細胞的活性開關(guān),促使其增殖與分化,最終形成鹿茸。這一過程就像“維修工”接到信號后,迅速趕到“施工現(xiàn)場”啟動組織建造。
這項研究的突破在于,它首次證明了免疫調(diào)控在哺乳動物器官再生中的核心作用。傳統(tǒng)觀點認為,鹿茸再生主要受性激素調(diào)控,而該研究則揭示了“雄激素——CCL2——巨噬細胞——干細胞”的全新信號通路,為理解器官再生提供了免疫視角的新范式。
“這就像發(fā)現(xiàn)了一條隱藏的通道,讓我們繞過了傳統(tǒng)的激素調(diào)控路徑。”王大濤指出,“用蛋白因子替代雄激素誘導(dǎo)母鹿生茸,不僅更精準,還為鹿茸產(chǎn)業(yè)提供了新的可能。”鹿茸作為傳統(tǒng)名貴中藥材,其產(chǎn)量長期受限于公鹿的養(yǎng)殖規(guī)模。若能通過免疫調(diào)控讓母鹿生茸,將大幅提升產(chǎn)業(yè)效率,同時減少激素使用帶來的倫理與安全問題。
繞過激素的再生革命
從實驗室到產(chǎn)業(yè)的跨越
在長春市雙陽區(qū)東鰲鹿業(yè)公司的現(xiàn)代化養(yǎng)殖場里,技術(shù)總監(jiān)王平正仔細記錄著一組令人振奮的數(shù)據(jù):首批接受CCL2緩釋劑注射的50頭母鹿中,41頭長出了鹿茸,最長的已達25厘米。這項突破性技術(shù)正在為當(dāng)?shù)靥厣B(yǎng)殖業(yè)帶來革命性變革。
“這相當(dāng)于在不增加任何養(yǎng)殖成本的情況下,憑空多出了一座鹿場的產(chǎn)能。”王平輕撫著母鹿頭上新生的茸角,難掩興奮之情。傳統(tǒng)養(yǎng)殖中,占種群50%的母鹿主要承擔(dān)繁育工作,如今通過科技創(chuàng)新實現(xiàn)了“產(chǎn)茸產(chǎn)子兩不誤”。
據(jù)測算,采用新技術(shù)后,一頭母鹿平均可產(chǎn)茸0.8公斤,按當(dāng)前市場價可增收約1200元。僅首批41頭成功生茸的母鹿,就為企業(yè)帶來近5萬元的額外收益。更可貴的是,這項技術(shù)無需增加飼料投入,也不必擴大種群規(guī)模,真正實現(xiàn)了“零成本增量”。
“我們始終堅信梅花鹿母鹿具有生茸潛力,它們的近親馴鹿就能自然生茸。”王大濤介紹,“但能找到如此高效、環(huán)保、無殘留的蛋白因子,還是讓我們整個團隊激動不已。”目前,該技術(shù)已在雙陽、東豐等多個鹿場推廣應(yīng)用,甚至吸引了福建等外地養(yǎng)殖企業(yè)慕名前來考察學(xué)習(xí)。
“母鹿本來就要養(yǎng),現(xiàn)在能額外收獲鹿茸,等于是白撿的收入。”一位前來考察的養(yǎng)殖戶道出了大家的心聲。這項創(chuàng)新技術(shù)不僅提高了養(yǎng)殖效益,更開辟了鄉(xiāng)村振興特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新路徑,為農(nóng)民增收致富提供了科技支撐。
生命密碼的啟示錄
從鹿角尖端望向醫(yī)學(xué)未來
鹿茸作為哺乳動物界唯一能周期性完全再生的復(fù)雜器官,一直是再生醫(yī)學(xué)的燈塔。該研究揭示的免疫調(diào)控機制,可能為人類骨骼與軟骨再生點燃希望——通過調(diào)控巨噬細胞功能,能否加速骨折愈合,甚至助力退行性骨關(guān)節(jié)病的修復(fù)?目前,團隊已將探索觸角延伸至小鼠模型,在哺乳動物更廣闊的譜系中驗證這一普適機制。
當(dāng)然,科學(xué)家們對此保持著清醒的審慎。“實驗室的成功只是第一步,”王大濤強調(diào),“從母鹿頭上那一小塊茸芽到安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟的規(guī)模化應(yīng)用,仍需系統(tǒng)性攻關(guān)。”研究團隊將目光投向深入解析CCL2蛋白作用的分子靶點,并積極探索基因編輯等前沿技術(shù)在精準調(diào)控鹿茸再生中的應(yīng)用潛力。
從神秘莫測的雄激素主導(dǎo),到撥云見日的免疫細胞調(diào)控,人類對鹿科動物生茸之謎的探索完成了一次精彩的認知躍遷。那只在吉林鹿舍里頂著“獨角”的母鹿,不僅是實驗室里的奇觀,更是生命科學(xué)向自然深處掘進的路標——它無聲昭示著,自然界蘊藏的再生智慧遠比我們想象的精妙。
“自然界早已寫好再生之書。”王大濤注視著鹿舍里低頭飲水的獨角母鹿,“我們不過破譯了幾個字母。”此刻,他手中的冷凍電鏡照片顯示:母鹿新生茸角尖端的干細胞,正與巨噬細胞進行著精妙的分子對話。這些持續(xù)了600萬年的生物密碼,或許終將改寫人類對抗衰老與傷病的歷史。
當(dāng)夕陽為鹿舍鍍上金邊,長角的母鹿頭頂?shù)娜捉羌舛艘衙俺黾毭芙q毛。這支在免疫細胞召喚下破土而生的鹿茸,不僅承載著產(chǎn)業(yè)變革的希望,更指向生命自我修復(fù)的終極夢想——而這一切,始于一只打破性別宿命的母鹿茸角。(本欄圖片由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所提供)
來源:吉林日報
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