在细胞生物学领域，“幽灵”并非常见的研究课题。然而，科学家们最近发现，受损组织留下的“幽灵”结构——即细胞外基质残留物——能够引导肌肉干细胞迁移至损伤部位，从而促进组织再生。这项研究于12月10日发表在《Cell Stem Cell》杂志上。
当机体受伤后，干细胞和前体细胞需要根据损伤前的组织结构和大小进行重建。来自卡内基科学研究所和美国儿童健康与人类发育研究所（NICHD）的研究团队，利用新型成像技术在活体小鼠中观察了肌肉干/祖细胞的行为。结果显示，这些细胞在“幽灵纤维”的指引下再生出符合要求的组织。所谓“幽灵纤维”，是指受损肌纤维留下的细胞外基质残留物，它们为再生提供了结构模板。
研究团队将双光子成像与二次谐波（SHG）成像技术相结合，实现了高分辨率的活体成像。他们发现，肌肉干/祖细胞利用这些长长的幽灵纤维进行扩散和定向迁移，从而迅速到达损伤部位。文章第一作者Micah Webster指出，这是首次在活体小鼠中直接观察骨骼肌干/祖细胞介导的再生过程。骨骼肌是机体中最重要的肌肉之一，负责支持多种功能，如坐下、站立、眨眼和吞咽等。随着年龄增长，这些肌肉的功能会显著下降。
这项研究还展示了将不同高分辨率显微成像技术结合的效果。双光子成像能够检测活组织深处的荧光标记，而SHG成像则避免了染料褪色和信号饱和的问题。两种技术的结合使研究人员能够实时观察肌肉干/祖细胞在幽灵纤维上的定向移动：这些细胞沿着纤维扩散、分裂、融合并分化成新的肌肉细胞。当研究人员改变幽灵纤维的方向时，再生出的肌肉组织会出现混乱，进一步证实了幽灵纤维在引导再生中的关键作用。
Webster强调，幽灵纤维在肌肉再生中起到了结构性作用，它们为组织再生提供了模板，帮助干/祖细胞生成与损伤位点大小和方向相符的新肌肉组织。这项研究还指出，未来的组织再生疗法需要开发能够模拟活组织基质的生物工程基质，以更有效地促进修复。