黑色素干细胞可分化为黑色素细胞，而后者决定了头发和皮肤的颜色。在哺乳动物体内，这类干细胞存在于毛囊的隆突-亚隆突区域。在这里，它们以未成熟的黑色素母细胞的形式存在，通过反复的再生周期，确保头发和皮肤维持原有的颜色。
日本东京大学的Emi Nishimura与Yasuaki Mohri领衔的研究团队，近日在《自然-细胞生物学》在线发表论文，探讨了黑色素干细胞如何对不同类型DNA损伤做出反应。
通过在小鼠体内进行长期谱系追踪与基因表达谱分析，研究人员发现，当黑色素干细胞的DNA双链断裂时，会启动一种衰老耦合分化过程。在这种状态下，干细胞会永久成熟并最终消失，导致头发变白。这一过程由p53-p21信号通路的激活来调控。
当黑色素干细胞暴露于特定致癌物，如7,12-二甲基苯并（a）蒽或紫外线辐射时，它们将不再遵循上述保护路径。即使存在DNA损伤，这些干细胞也会避开衰老耦合分化，并持续自我更新。在周围组织与表皮释放的KIT配体信号作用下，它们会发生克隆扩增。这些来自微环境的信号阻断了保护性分化反应，将干细胞推向癌症易感状态。
“这些发现表明，同一群干细胞会依据压力类型与微环境信号，走向两种相反的命运——要么耗尽，要么扩增。”Nishimura表示，“这一研究重新定义了头发变白与黑色素瘤的关系，即二者并非不相关的事件，而是干细胞应激反应的不同结果。”
研究人员强调，他们的发现并不意味着头发变白就能预防癌症。相反，衰老分化更像是一种由压力触发的防御机制，可以在受损干细胞产生危害前将其清除。当这一保护机制失效或被绕过时，那些受损的干细胞便会存活下来，并可能引发黑色素瘤。
科学家指出，通过揭示决定干细胞“保护性耗竭”或“危险性扩增”的分子通路，该研究将组织衰老生物学与癌症发生机制联系起来。同时，它还强调了通过“衰老分解”自然清除受损干细胞的重要性，这一生物学过程通过牺牲可能变为肿瘤的细胞来预防癌症。
