毛囊中的 黑色素细胞干细胞 （McSC）能够不断增殖和分化，当它们接受足够的信号刺激，就会从干细胞状态分化为成熟的黑色素细胞，从而产生蛋白质色素，控制头发的颜色。
在这项最新研究中，研究团队通过3D活体成像和单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术长时间追踪观察小鼠单个毛囊中的McSC，他们发现，在正常的毛发生长过程中，McSC在发育中的毛囊的各个区域不断来回移动，在这些不同区域，McSC暴露于影响干细胞成熟的信号有所不同。也就是说，研究团队发现， McSC在其最原始的干细胞状态和成熟状态之间的转换，取决于它们在毛囊中所处的位置 。
随着头发老化、脱落，然后反复长出，越来越多的McSC被困在被称为毛囊隆突区的干细胞中，McSC被留在这里，不会进一步成熟分化，也不会回到它们在毛基质中的的初始位置，在毛基质中WNT蛋白会刺激McSC成熟分化为黑色素细胞。而在毛囊隆突区，McSC接触的WNT信号是在毛基质区中的数万亿分之一，这就导致了困在这里的McSC无法成熟并产生黑色素。
决定头发颜色的黑色素细胞干细胞（红色），需要在毛囊毛基质（右图）中才能被激活，从而产生黑色素
而其他具有自我再生能力的干细胞，例如毛囊干细胞，不具备McSC的可塑性，它们在成熟时只沿既定的时间轴向一个方向移动。这也在一定程度上解释了为什么即使色素沉着失败（头发变白）时，头发也能继续生长。
在这项最新研究中，研究团队还通过对小鼠进行拔毛和强迫毛发再生来促进其毛发衰老，结果显示，毛囊隆突区的McSC数量从拔毛前的15%增加到了50%，但这些细胞不能再生或成熟为产生黑色素的黑色素细胞。相比之下，其他能够继续在毛囊隆突区和毛基质之间来回移动的McSC仍具有再生、成熟分化为黑色素细胞并产生黑色素的能力。
论文第一作者 Sun Qi 博士表示，这项研究加深了我们对 黑色素细胞干细胞 （McSC）如何影响头发颜色的基本理解，这也提出了一种潜在方法—— 可以通过帮助被困住的McSC在发育中的毛囊中的再次移动来逆转白发或防止人类头发变白。
论文通讯作者 Mayumi Ito 表示，黑色素细胞干细胞（McSC）的功能丧失可能是导致头发变白的原因。这些发现表明，McSC的运动和可逆分化是保持头发健康和颜色的关键。
据悉，研究团队计划进一步探索让McSC重新恢复移动能力的方法，或通过物理方式让McSC移回到毛囊毛基质区，让它们在那里它们产生黑色素。
原文链接https://www.nature.com/articles/s41586-023-05960-6