動物皮毛顏色的形成是一個高度復雜且精密協調的生物學過程，涉及黑素細胞在時間和空間上的有序分布。從進化適應角度觀察，這一過程展現出明確的功能性特征：深色或偽裝色皮毛有助于躲避捕食者，提升生存幾率；鮮艷或圖案化色彩用于求偶展示，促進繁殖成功；特定色素沉著還能調節體溫，以適應環境變化。然而，長期以來，調控這一時空程序的分子協調機制并不明確。盡管遺傳發育系統在調節色素沉著模式中發揮關鍵作用，但究竟是哪些基因或轉錄因子在協調組織特異性的模式反應，一直是未解之謎。

近日，重慶大學雷明星團隊聯合 中南大學 湘雅醫院李吉教授 和施為教授團隊 、 復旦大學華山醫院吳文育教授團隊、 南加州大學Cheng-MingChuong院士團隊 ，在期刊Advanced Science上發表了題為Regenerative Hair Pigmentation via Skin Organoids: Adaptive Patterning Mediated by Collagen VI andSemaphorin3C的重要研究。該研究深入闡明了黑色素細胞在時空上的行為調控機制，加深了對生理性色素形成過程的理解，并為色素障礙性疾病（如白癜風）的治療提供了新的理論基礎。

為了探究黑色素細胞在毛囊發育和再生中的動態調控作用，研究團隊整合了多種前沿技術，包括單細胞RNA測序（ scRNA -seq）、免疫熒光染色、蛋白質對接分析以及皮膚類器官模型。通過這些方法，系統分析了黑色素細胞在毛發色素沉著過程中的時空特異性調控機制。這些技術的綜合應用，在單細胞分辨率下揭示了細胞異質性和信號通路的精細調控，為理解黑素細胞命運決定提供了高精度數據支撐。

研究發現在毛囊發育早期階段，COL6A3通過與黑色素細胞表面的CD44受體結合，激活谷胱甘肽（GSH）代謝途徑，這對于維持黑色素細胞的存活和功能穩定性至關重要?；蚋患治龊凸δ軐嶒烌炞C均表明，COL6A3-CD44通路在黑色素細胞的初始維持中發揮著關鍵作用，確保了色素沉著過程的順利啟動。

隨著毛囊發育進入后期階段，黑色素細胞的募集和定位則由SEMA3C-NRP1信號軸主導調控。SEMA3C由毛囊隆突區細胞分泌，與其黑素細胞表面的NRP1受體結合后，通過調節微管穩定性促進黑素細胞定向遷移至干細胞龕，顯著增強了毛發色素沉著效率。蛋白質對接分析進一步證實了該信號軸在細胞遷移和功能分化中的核心作用。

為驗證上述機制，研究團隊利用自組裝皮膚類器官模型成功模擬了毛囊發育的全流程，并通過移植實驗直接測試了COL6A3和SEMA3C對色素沉著的影響。野生型與基因敲除小鼠模型的對比研究，進一步強化了這些通路在真實生物環境中的普適性和可靠性，確保了結論的可重復性與科學性。

該研究以時空適應性為核心，揭示了 COL6A3-CD44和SEMA3C-NRP1雙重信號 通路在黑色素細胞命運決定中的分層調控機制。這不僅顯著深化了我們對毛發色素沉著生物學基礎的理解，更為色素障礙性疾?。ㄈ绨装l和白癜風）的靶向治療開辟了新的路徑。未來研究可基于這些通路優化再生策略，推動相關成果向臨床轉化應用。

原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202502436

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