近日，来自加拿大“儿童医院”（SickKids）和法国“居里研究所”（Institut Curie）的科学家们在《科学》杂志上发表了一项突破性研究，揭示了肠道干细胞在维持健康和功能时，如何依赖机械信号通道——PIEZO1和PIEZO2。该研究表明，缺乏这两个通道会导致肠道干细胞功能丧失，进而引发严重的健康问题，包括炎症性肠病（IBD）和结直肠癌。
肠道干细胞（ISC）在身体内担负着重要的修复和再生功能，它们在组织损伤时会迅速分化并修复受损区域。为了确保这些干细胞能够正常工作，除了化学信号的作用外，物理信号（如环境的硬度或拉伸程度）也起着关键作用。PIEZO1和PIEZO2这两种机械感应离子通道，正是让干细胞能够感知这些物理信号的关键因子。
研究团队通过在小鼠模型中敲除PIEZO1和PIEZO2基因，发现缺乏这两种通道的肠道干细胞无法维持正常功能，导致严重的疾病并迅速死亡。研究人员指出，在没有这两个PIEZO通道的情况下，肠道干细胞未能适应微环境中的机械信号，导致细胞分化异常，失去了维持自我更新和修复的能力。
“PIEZO通道的缺失会导致肠道干细胞无法保持其干细胞特性，而是过早地分化为其他类型的细胞，这会引发严重的健康问题。”研究的第一作者、SickKids医院的Meryem Baghdadi博士表示。
该研究还通过体外实验验证了PIEZO通道在肠道干细胞中的作用。研究者们发现，肠道干细胞所在的基底膜区域更加坚硬，PIEZO通道能够感知这一刚性变化，从而调控干细胞的功能。如果缺少PIEZO通道，干细胞就无法识别这些环境变化，进而影响其正常的生理活动。
“我们发现，细胞不仅仅是生物学上的存在，它们的行为也受到环境中的化学和物理信号的驱动。”SickKids医院的Tae-Hee Kim博士说，“了解身体如何响应这些信号，将为肠道健康乃至全身健康开辟新的研究方向。”
这一发现对于肠道疾病的治疗具有重要意义，尤其是对于那些干细胞活性异常的疾病，如炎症性肠病（IBD）。通过进一步研究PIEZO通道，科学家们希望能够开发出新的治疗策略，促进肠道组织的再生与修复，从而为患者提供更有效的治疗方法。
背景：PIEZO通道与肿瘤硬化的关系
该研究的灵感来源于2018年SickKids的Xi Huang博士的研究，后者发现PIEZO通道在脑癌肿瘤的硬化过程中起到了重要作用。基于这一发现，当前的研究团队决定探索PIEZO通道在肠道干细胞中的作用，并取得了这一关键突破。
科学家们认为，随着我们对干细胞和其微环境的理解不断加深，未来有望通过调控PIEZO通道的功能，改善干细胞的行为，帮助修复损伤组织，甚至在肠道健康的预防和治疗中发挥重要作用。
参考文献：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj7615
编辑：王洪
排版：李丽
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