真皮骨通过细胞侵入和间插性生物矿化生长

真皮骨的结构对于有颌脊椎动物具有重大的进化意义。人们认为，其厚度增长依赖于表层成骨细胞通过基质添加实现。为检验这一假说，我们在体内结合采用遗传谱系示踪、条件性基因消融、活体基质标记以及单细胞分辨率的分子三维分析。我们发现了一种与基质添加不相容的侵入性机制。广泛存在的“三层夹一层”结构，即两层骨组织夹持一层海绵状骨层，是由分子上明确界定的双层结构通过一种此前未知的发育模块形成的：外层成骨细胞围绕单个侵入细胞形成玫瑰花环样组装结构。后者具有独特的分子特征，并在海绵状骨层内部从头形成新的片层，与下方骨层发生通讯。转录因子 Hand2 通过协调玫瑰花环的形成、其分子异质性、细胞侵入以及海绵状骨层厚度的增长，对这一发育模块进行组织调控。令人意外的是，侵入性成骨细胞在较早形成的基质内部分泌新的生物矿化基质，而该旧有基质仍持续扩展。这种间插式生物矿化为骨生物学以及软骨内成骨的演化提供了新的视角。

皮骨的结构对于有颌脊椎动物具有重大的演化意义。人们认为，皮骨的厚度增长依赖于表层成骨细胞对基质的添加。为检验这一假说，我们在体内采用遗传谱系示踪、条件性基因消融、活体基质标记以及单细胞分辨率的分子三维分析。我们发现了一种与基质添加不相容的侵入性机制。广泛存在的“两层夹一层海绵状层”结构，源自一个由分子特征界定的双层结构，并通过一种此前未知的发育模块形成：外层成骨细胞围绕单个侵入细胞形成玫瑰状排列。后者具有独特的分子特征，并在海绵状层内部从头形成新的细胞片层，同时与下方的细胞层相互连通。转录因子Hand2通过协调玫瑰状结构的形成、其分子异质性、细胞侵入以及海绵状层厚度的增长，对这一发育模块进行组织调控。令人惊讶的是，侵入性成骨细胞会在较早形成的基质内部分泌新的生物矿化基质，而该旧基质仍持续扩张。这种间插式生物矿化为骨生物学以及软骨内成骨的演化提供了新的视角。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.16.752019v1?rss=1

🏷️ 真皮骨发育 成骨细胞侵入 间插性生物矿化 细胞谱系示踪 Hand2调控