精子干细胞放牧淋巴牧草以维持种群大小

并不是所有的干细胞都局限于干细胞的特定领域，就像牛被关在牛栏里一样。相反，一些干细胞四处游走。例如，精子干细胞在睾丸的基底膜上移动。与挤在干细胞壁龛内的干细胞不同，精子干细胞缺乏与提供自我更新促进因子的细胞的持续物理接触。然而，精子干细胞在维持其数量方面并不比利基干细胞差。问题是，怎么做?

为了回答这个问题，日本国家自然科学研究所的科学家们研究了老鼠的精子形成过程。科学家们发现，精子干细胞数量的稳定是通过一个自我组织的过程实现的，在这个过程中，精子干细胞积极迁移，并争夺有限的自我更新促进成纤维细胞生长因子(FGFs)。

12月20日发表在《细胞干细胞》杂志上的一篇题为《有丝分裂素的竞争在开放生态位中调节生精干细胞的稳态》的文章详细介绍了这一过程。在本文中，“开放生态位”并不等同于“开放范围”。相反，它指的是一种草场，一种精子干细胞可以在其中漫游的有限区域。

这篇文章的作者写道:“我们认为干细胞的稳态是通过竞争有限的FGFs来实现的。”“我们表明，干细胞密度对FGF剂量的定量依赖、干细胞对FGF来源的偏定位以及损伤后再生过程中的干细胞动力学，都可以在基于‘有丝分裂原竞争’的最小理论模型的框架内进行预测和解释。”

对FGF产生增加或减少的小鼠的定量分析揭示了一个简单的机制:移行干细胞摄取和消耗FGFs。消耗更多FGFs的干细胞很可能复制，而消耗较少的干细胞则倾向于分化。在这个框架下，干细胞有效地相互竞争有限的FGF供应，导致干细胞数量根据FGF供应的速率自动调整到特定的值。

这篇文章的作者提出，这一竞争机制，使我们对干细胞在组织内的调控取得了更大的了解，而没有了正规的，解剖学上的可定义的干细胞，这种微观环境有时被称为开放利基。

该研究的通讯作者之一、剑桥大学(University of Cambridge)理论物理学家本杰明西蒙斯(Benjamin Simons)教授说，“作为干细胞密度控制的一种普遍而强大的机制，这些发现可能对其他组织类型的干细胞密度调控具有重要意义。”

“精子干细胞在睾丸中迁移以摄取FGFs，就像奶牛在草地上移动以吃它们赖以生存的草一样。另一位通讯作者是日本国家自然科学研究院基础生物学研究所的发育生物学家。“有趣的是，干细胞的动力学可以用类似于生态系统的数学方法来描述。”