动物皮毛颜色的形成是一个高度复杂且精密协调的生物学过程，涉及黑素细胞在时间和空间上的有序分布。从进化适应角度观察，这一过程展现出明确的功能性特征：深色或伪装色皮毛有助于躲避捕食者，提升生存几率；鲜艳或图案化色彩用于求偶展示，促进繁殖成功；特定色素沉着还能调节体温，以适应环境变化。然而，长期以来，调控这一时空程序的分子协调机制并不明确。尽管遗传发育系统在调节色素沉着模式中发挥关键作用，但究竟是哪些基因或转录因子在协调组织特异性的模式反应，一直是未解之谜。

近日，重庆大学雷明星团队联合 中南大学 湘雅医院李吉教授 和施为教授团队 、 复旦大学华山医院吴文育教授团队、 南加州大学Cheng-MingChuong院士团队 ，在期刊Advanced Science上发表了题为Regenerative Hair Pigmentation via Skin Organoids: Adaptive Patterning Mediated by Collagen VI andSemaphorin3C的重要研究。该研究深入阐明了黑色素细胞在时空上的行为调控机制，加深了对生理性色素形成过程的理解，并为色素障碍性疾病（如白癜风）的治疗提供了新的理论基础。

为了探究黑色素细胞在毛囊发育和再生中的动态调控作用，研究团队整合了多种前沿技术，包括单细胞RNA测序（ scRNA -seq）、免疫荧光染色、蛋白质对接分析以及皮肤类器官模型。通过这些方法，系统分析了黑色素细胞在毛发色素沉着过程中的时空特异性调控机制。这些技术的综合应用，在单细胞分辨率下揭示了细胞异质性和信号通路的精细调控，为理解黑素细胞命运决定提供了高精度数据支撑。

研究发现在毛囊发育早期阶段，COL6A3通过与黑色素细胞表面的CD44受体结合，激活谷胱甘肽（GSH）代谢途径，这对于维持黑色素细胞的存活和功能稳定性至关重要。基因富集分析和功能实验验证均表明，COL6A3-CD44通路在黑色素细胞的初始维持中发挥着关键作用，确保了色素沉着过程的顺利启动。

随着毛囊发育进入后期阶段，黑色素细胞的募集和定位则由SEMA3C-NRP1信号轴主导调控。SEMA3C由毛囊隆突区细胞分泌，与其黑素细胞表面的NRP1受体结合后，通过调节微管稳定性促进黑素细胞定向迁移至干细胞龛，显著增强了毛发色素沉着效率。蛋白质对接分析进一步证实了该信号轴在细胞迁移和功能分化中的核心作用。

为验证上述机制，研究团队利用自组装皮肤类器官模型成功模拟了毛囊发育的全流程，并通过移植实验直接测试了COL6A3和SEMA3C对色素沉着的影响。野生型与基因敲除小鼠模型的对比研究，进一步强化了这些通路在真实生物环境中的普适性和可靠性，确保了结论的可重复性与科学性。

该研究以时空适应性为核心，揭示了 COL6A3-CD44和SEMA3C-NRP1双重信号 通路在黑色素细胞命运决定中的分层调控机制。这不仅显著深化了我们对毛发色素沉着生物学基础的理解，更为色素障碍性疾病（如白发和白癜风）的靶向治疗开辟了新的路径。未来研究可基于这些通路优化再生策略，推动相关成果向临床转化应用。

原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202502436

制版人：十一

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