威爾康奈爾醫學院（Weill Cornell Medicine）研究人員領導的一項研究顯示，脊柱椎骨起源於一種獨特的干細胞類型，這種干細胞會分泌一種有利於腫瘤轉移的蛋白質。這一突破為脊柱疾病的新研究方向鋪平了道路，為實體瘤經常轉移到脊柱的原因提供了見解，並可能帶來新的骨科和癌症治療方法。

在9月13日發表於《自然》（Nature）的這項研究中，研究人員發現脊椎骨來源於一種干細胞，這種干細胞不同於其他造骨幹細胞。他們利用脊椎幹細胞製成的類骨”有機體”，發現已知的腫瘤向脊椎擴散的趨勢–比向腿骨等長骨擴散的趨勢–在很大程度上是由於這些幹細胞分泌的一種名為MFGE8的蛋白質。

研究資深作者、威爾康奈爾醫學中心病理學和實驗室醫學副教授、桑德拉和愛德華-邁耶癌症中心成員、紐約長老會/威爾康奈爾醫學中心病理學家馬修-格林布拉特博士說：”我們懷疑，許多優先涉及脊柱的骨科疾病是由於椎骨幹細胞的獨特特性造成的。”

近年來，格林布拉特博士和其他科學家發現，不同類型的骨骼來源於不同類型的骨幹細胞。由於脊椎骨與其他骨骼（如手臂和腿骨）相比，在生命早期沿著不同的路徑發育，而且似乎有著獨特的進化軌跡，格林布拉特博士和他的團隊假設可能存在一種獨特的脊椎幹細胞。

研究人員首先根據已知的骨骼幹細胞表面蛋白標記，從實驗室小鼠的不同骨骼中分離出廣為人知的骨骼幹細胞，這些細胞可產生所有骨骼和軟骨。然後，他們分析了這些細胞的基因活動，看看是否能找到與脊椎骨相關的細胞的獨特模式。

將形成脊柱的新幹細胞移植到模型生物體中，讓其形成微型椎骨（紅色）。乳腺癌腫瘤細胞（綠色）侵入骨骼，表明這種新脊椎幹細胞負責招募乳腺癌細胞。資料來源：孫俊

這項工作取得了兩項重要發現。首先是基於表面標記的骨骼幹細胞整體新定義更加準確。這一新定義排除了舊幹細胞定義中包含的一組非干細胞細胞，從而使該領域之前的一些研究變得模糊不清。

第二個發現是，來自不同骨骼的骨骼幹細胞在基因活性方面確實存在系統性差異。通過這一分析，研究小組確定了脊椎幹細胞的一組獨特標記，並在小鼠和實驗盤細胞培養系統的進一步實驗中證實了這些細胞在形成脊柱骨方面的功能作用。

研究人員接下來研究了脊柱與其他類型骨骼相比對腫瘤轉移（包括乳腺癌、前列腺癌和肺癌轉移）具有相對吸引力的現象。20 世紀40 年代的傳統理論認為，這種”脊柱趨向性”與血流模式有關，相對於長骨，脊柱更容易轉移腫瘤。但是，當研究人員在動物模型中再現脊柱趨向現象時，他們發現有證據表明血流並不是原因–事實上，他們發現了一條線索，指向脊椎幹細胞可能是罪魁禍首。

研究第一作者、格林布拉特實驗室博士後研究員孫軍博士說：”我們觀察到，轉移性腫瘤細胞最初播種的部位主要在骨髓區域，而脊椎幹細胞及其後代細胞就位於該區域。”

研究小組隨後發現，移除脊椎幹細胞可消除脊柱骨和長骨之間轉移率的差異。最終，他們確定，脊椎幹細胞比長骨幹細胞分泌更多的蛋白質MFGE8是脊柱趨向性的主要因素。為了證實這些發現與人類的相關性，研究小組與特別外科醫院（Hospital for Special Surgery）的研究人員合作，確定了小鼠脊椎幹細胞的人類對應物，並描述了它們的特性。

研究人員目前正在探索阻斷MFGE8的方法，以降低癌症患者脊柱轉移的風險。格林布拉特博士說，更廣泛地說，他們正在研究脊椎幹細胞的獨特特性如何導致脊椎疾病。

格林布拉特博士說：”骨科中有一門分支學科叫脊柱骨科，我們認為該臨床類別中的大多數病症都與我們剛剛確定的這種干細胞有關。”