周斌研究組鑒定肝臟中Sox9⁺雙向祖細(xì)胞

         2月14日，中國(guó)科學(xué)院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所周斌研究組在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Stem Cell Reports 上發(fā)表了題為“Lineage Tracing Reveals the Bipotency of SOX9⁺ Hepatocytes during Liver Regeneration”的最新研究成果。該項(xiàng)工作基于更為精準(zhǔn)的遺傳譜系示蹤系統(tǒng)，利用Sox9-CreER和HNF4a-DreER雙同源重組技術(shù)特異性標(biāo)記了Sox9+的肝細(xì)胞而非Sox9+的膽管細(xì)胞。結(jié)合基于雙同源重組酶的新型Confetti報(bào)告基因小鼠，進(jìn)行克隆分析實(shí)驗(yàn)闡明：?jiǎn)蝹€(gè)Sox9⁺的肝細(xì)胞在肝損傷后可以同時(shí)產(chǎn)生肝細(xì)胞和膽管細(xì)胞。該項(xiàng)研究首次證明了Sox9⁺肝細(xì)胞在肝損傷后可作為雙向祖細(xì)胞同時(shí)產(chǎn)生肝細(xì)胞和膽管細(xì)胞參與肝臟修復(fù)和再生。

        在肝臟穩(wěn)態(tài)情況下，肝細(xì)胞更新非常緩慢，而在損傷過程中，肝臟再生能力非常旺盛。肝臟中含有肝臟祖細(xì)胞，參與維持肝臟的體內(nèi)平衡。在損害肝細(xì)胞增殖的慢性肝損傷情況下，膽管細(xì)胞可以充當(dāng)干細(xì)胞并產(chǎn)生肝細(xì)胞參與肝修復(fù)再生。此外，肝細(xì)胞在某些損傷條件下也可以經(jīng)歷由肝細(xì)胞到膽管細(xì)胞的轉(zhuǎn)變。這兩種主要的上皮細(xì)胞群膽管上皮細(xì)胞（BEC）和肝細(xì)胞在特定的損傷或疾病狀況下可以相互產(chǎn)生，但是單個(gè)肝細(xì)胞是否可以作為雙向祖細(xì)胞同時(shí)產(chǎn)生膽管細(xì)胞和肝細(xì)胞仍然是未知的。

        遺傳譜系示蹤技術(shù)是揭示發(fā)育、疾病和再生過程中細(xì)胞命運(yùn)的有效方法。常規(guī)的遺傳示蹤方法在很大程度上取決于驅(qū)動(dòng)Cre重組酶的啟動(dòng)子來確定標(biāo)記的細(xì)胞群。然而，一個(gè)基因很大程度上不能精確的定義一個(gè)細(xì)胞群。例如，Sox9不僅表達(dá)在膽管細(xì)胞中，還表達(dá)在門靜脈周圍的一群肝細(xì)胞中，因此Sox9-CreER就會(huì)同時(shí)標(biāo)記門靜脈周的肝細(xì)胞和膽管上皮細(xì)胞。為了更為精確地標(biāo)記細(xì)胞并在體內(nèi)追蹤它們的細(xì)胞命運(yùn)，周斌組的研究人員利用了一種新的交叉遺傳學(xué)策略，能夠特異性標(biāo)記Sox9⁺肝細(xì)胞而不會(huì)標(biāo)記膽管上皮細(xì)胞。

        為了研究肝臟損傷后Sox9⁺肝細(xì)胞的細(xì)胞動(dòng)態(tài)，研究人員使用了CCl4、肝切和DDC等肝損傷模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在CCl4肝損傷模型中，Sox9⁺的肝細(xì)胞快速擴(kuò)增。膽管結(jié)扎（BDL）或DDC模型可以誘導(dǎo)肝細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)锽EC。研究人員在BDL（膽管結(jié)扎）或DDC誘導(dǎo)的肝損傷模型下觀察到Sox9⁺肝細(xì)胞在損傷條件下數(shù)量有所減少，但這些細(xì)胞確實(shí)貢獻(xiàn)了BEC。上述數(shù)據(jù)表明SOX9⁺肝細(xì)胞在不同的損傷模型中有不同的響應(yīng)。在群體水平，SOX9⁺細(xì)胞具有向BEC和肝細(xì)胞轉(zhuǎn)變的潛能。但在單個(gè)細(xì)胞水平，SOX9⁺肝細(xì)胞在損傷期間是否也具有雙向譜系的潛能呢？于是研究人員使用了雙同源重組酶介導(dǎo)的新的Confetti報(bào)告基因小鼠并結(jié)合克隆分析技術(shù)，發(fā)現(xiàn)Sox9⁺的肝細(xì)胞亞群在單個(gè)細(xì)胞水平上確實(shí)是具有雙向分化的潛能，其在肝損傷和修復(fù)期間可以同時(shí)分化成肝細(xì)胞和膽管上皮細(xì)胞。 

        周斌研究組博士生韓溪檬和博士后王越是本文的共同第一作者。該研究工作得到中國(guó)科學(xué)院、國(guó)家基金委、上海市科委等的資助。

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