在大多數(shù)情況下，替代細(xì)胞或是由相同類型的存活成熟細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞分裂生成，或是由組織干細(xì)胞分裂和分化產(chǎn)生。那么當(dāng)儲存干細(xì)胞選擇性耗盡時會發(fā)生什么？來自麻省總醫(yī)院的 Purushothama Rao Tata 等，以及荷蘭烏德勒支醫(yī)學(xué)中心的 Daniel E. Stange 等分別在《Nature》和《Cell》雜志上證實，在胃或肺中的干細(xì)胞耗盡之后，通過每種組織中一些特殊的分化細(xì)胞所提供的一種驚人的備用功能，干細(xì)胞功能可以得到恢復(fù)。

    胃和肺臟都覆蓋著一層由各種類型細(xì)胞構(gòu)成的單層細(xì)胞，隨著它們出現(xiàn)損傷或死亡終生被不斷地替換。在胃的中心部位，這些排列在腺窩上的細(xì)胞被發(fā)現(xiàn)呈特異分布。人們認(rèn)為腺窩中的這些細(xì)胞是通過定位在腺窩中心的快速分裂組織干細(xì)胞進(jìn)行維持，它們的子細(xì)胞向兩個方向伸展分布，分化為各種細(xì)胞類型。在Cell文章中，Stange和同事們通過小鼠研究證實，腺窩底部包含有表達(dá)腸干細(xì)胞標(biāo)記物Troy的細(xì)胞。利用遺傳技術(shù)以一種低頻、持久可遺傳的方式“脈沖標(biāo)記”這些細(xì)胞，他們偶然發(fā)現(xiàn)了在腺窩中所有源自Troy表達(dá)細(xì)胞的細(xì)胞，它們的子細(xì)胞從底部緩慢擴(kuò)散分布。當(dāng)作者們破壞組織干細(xì)胞時，在很多腺窩中Troy表達(dá)細(xì)胞更加快速的執(zhí)行了這一干細(xì)胞功能。

   值得注意的是，這些Troy表達(dá)細(xì)胞是一類完全成熟的分泌細(xì)胞，稱作主細(xì)胞，它們即便是在執(zhí)行干細(xì)胞功能時仍維持著分化特性。由于它們的再生功能是在組織干細(xì)胞群耗盡后被激活，可以將這些主細(xì)胞視作是儲備干細(xì)胞。在Nature文章中，Tata等證實分化的氣道分泌細(xì)胞：Clara細(xì)胞可以促進(jìn)肺再生。以往的研究表明小鼠氣管中的未分化基底細(xì)胞可以補充分泌細(xì)胞和多纖毛細(xì)胞庫，后兩者分別負(fù)責(zé)生成和清除氣道粘液。

    在這篇文章中，研究人員在特異性地殺死基底細(xì)胞之前，脈沖標(biāo)記了全部成熟分泌細(xì)胞。令人驚訝的是，他們發(fā)現(xiàn)在基底細(xì)胞遭到破壞前，新生的基底細(xì)胞中存在有他們導(dǎo)入的譜系標(biāo)記。作者們繼續(xù)證實，這些標(biāo)記的基底細(xì)胞有可能是標(biāo)記成熟分泌細(xì)胞的子細(xì)胞，這些標(biāo)記的基底細(xì)胞發(fā)揮了干細(xì)胞功能更新了多纖毛細(xì)胞和分泌細(xì)胞類型。由于它們的祖細(xì)胞活性只在消除基底干細(xì)胞時被引出，氣管Clara細(xì)胞可以被視作是儲備干細(xì)胞。

    盡管肺中的分化Clara細(xì)胞和胃中的主細(xì)胞各自生成了多種細(xì)胞類型，但它們所采取的線路是不同的。Clara細(xì)胞生成了替換干細(xì)胞，而主細(xì)胞顯然繞過了這一需求，它們自身就是干細(xì)胞。而在氣道下段，Clara似乎又是干細(xì)胞，它們沒有首先編程基底細(xì)胞，而更新了自身及多纖毛細(xì)胞。反之，主細(xì)胞似乎也間接生成了干細(xì)胞，因為它們的子細(xì)胞最終替換了所有腺窩細(xì)胞，包括儲存干細(xì)胞群。因此，盡管采取了不同的線路，這些成熟細(xì)胞都共同具有生成分化細(xì)胞和干細(xì)胞的潛能。兩篇研究論文均向未分化的儲存干細(xì)胞的首要地位發(fā)出了挑戰(zhàn)，提出成熟細(xì)胞能夠替換它們的功能，甚至生成新的細(xì)胞。這兩項研究有可能對于再生醫(yī)學(xué)具有重要的意義。