3月30日，國際學術(shù)期刊Cell Reports在線發(fā)表了中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心（生物化學與細胞生物學研究所）曾藝研究組合作的最新封面文章: “Endothelial Wnts control mammary epithelial patterning via fibroblast signaling”。該研究發(fā)現(xiàn)了在乳腺中血管內(nèi)皮細胞分泌的Wnts激活成纖維細胞中的Wnt/β-catenin信號，從而影響乳腺導管分支的形成。
器官發(fā)生和組織自穩(wěn)態(tài)維持是由其中的各種細胞類型的協(xié)同作用緊密調(diào)控的，這些不同類型細胞之間是如何相互作用的是極其有趣的。乳腺是一種具有樹狀導管網(wǎng)絡(luò)的上皮器官，基底細胞和管腔細胞是乳腺上皮的兩個主要細胞譜系。乳腺微環(huán)境由多種細胞組成，包括成纖維細胞和血管內(nèi)皮細胞等，它們共同形成了乳腺正常發(fā)育和功能所需的復雜的相互作用網(wǎng)絡(luò)。此前眾所周知的觀點是成纖維細胞在干細胞niche和腫瘤微環(huán)境中起著最中心的作用，成纖維細胞和上皮的相互作用一直是深入研究的重點。然而，血管內(nèi)皮是如何影響乳腺上皮組織還知之甚少。
本研究首先構(gòu)建了Wnt/β-catenin信號通路熒光報告小鼠Axin2-mGFP，在小腸、肝臟、內(nèi)耳、肺等器官中驗證了此小鼠真實代表了Wnt/β-catenin信號通路的活性。利用Axin2-mGFP小鼠，研究者觀察到乳腺上皮旁的成纖維細胞中Wnt/β-catenin信號通路在生理周期的所有階段都強烈激活。為了在體外進行研究，研究人員通過共培養(yǎng)構(gòu)建了新的乳腺類器官培養(yǎng)系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮和成纖維細胞對于乳腺類器官分支都是非常重要的。體外實驗發(fā)現(xiàn)，在成纖維細胞中敲除β-catenin阻礙了乳腺上皮分支的形成，血管內(nèi)皮分泌的Wnts誘導了成纖維細胞中的Wnt/β-catenin信號的激活。進一步體內(nèi)實驗證明在血管內(nèi)皮中敲除對于Wnts分泌所必須的Wntless (Wls) 基因會抑制成纖維細胞中的Wnt/β-catenin信號通路活性，從而導致乳腺導管分支減少。
此外，這項工作建立幾項新的實驗方法。其一，為了研究不同細胞間的相互作用，研究人員建立了新的乳腺類器官培養(yǎng)系統(tǒng)，乳腺上皮、血管內(nèi)皮和成纖維細胞的共培養(yǎng)誘導了長而明顯的乳腺分支，更好地再現(xiàn)了體內(nèi)乳腺的組織結(jié)構(gòu)；其二，構(gòu)建了新的Wnt/β-catenin信號通路熒光報告小鼠Axin2-mGFP，此熒光報告小鼠最大的優(yōu)勢是可通過流式細胞術(shù)（FACS）對Wnt響應(yīng)細胞進行分析及分選，未來也可用于體內(nèi)、外的活體成像。綜上所述，這項工作發(fā)現(xiàn)了在乳腺中血管內(nèi)皮激活了成纖維細胞中的Wnt/β-catenin信號通路，從而影響乳腺導管分支，體現(xiàn)了血管內(nèi)皮在組織形成過程中的重要性，揭示了微環(huán)境中不同niche 協(xié)調(diào)上皮器官發(fā)生和組織自穩(wěn)態(tài)維持的相互作用機制。
這項研究由分子細胞卓越中心曾藝研究組，浙江大學醫(yī)學院附屬兒童醫(yī)院傅君芬研究組及上海交通大學醫(yī)學院附屬國際和平婦幼保健院生殖醫(yī)學中心李文研究組合作完成。分子細胞卓越中心博士王經(jīng)強和博士后宋文倩為本文共同第一作者，曾藝研究員，傅君芬教授，李文教授和俞清副研究員為該論文的共同通訊作者。特別感謝分子細胞卓越中心陳劍峰研究員、周斌研究員、腦科學與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心劉志勇研究員、上海交通大學郭熙志教授對本研究提供的大力幫助。該項研究工作得到了分子細胞卓越中心公共技術(shù)服務(wù)中心動物實驗技術(shù)平臺、細胞生物學平臺和分子生物學平臺的支持。該工作獲得科技部項目、中國科學院先導項目、國家基金委及中國博士后科學基金會的大力資助。
