破解肝脏组织再生的细胞来源之谜

作者:解螺旋.大厨 解螺旋原创

摘要:长久以来,肝脏组织再生的细胞来源问题一直是个未解的谜团。通过采用细胞谱系示踪法,即利用响应Wnt信号的Axin2转基因小鼠,作者发现了一群位于肝脏中央静脉周围、具有增殖和自我更新能力的Axin2阳性细胞。这类细胞表达肝祖细胞标志物Tbx3,并且能够从二倍体状态分化为Tbx3阴性的、成熟的多倍体肝细胞,从而维持肝脏的自我更新。此外,位于这类Axin2阳性细胞周边的中央静脉血管内皮细胞可以提供Wnt信号,从而为这类肝干细胞提供良好的微环境。因此,本文发现了一类具有自我更新和增殖能力的肝干细胞以及维持这类干细胞活性的微环境和相关分子信号。

背景介绍:

关于哺乳动物组织中能够具有再生能力的组织和器官,我想大家的第一反应都应该是肝脏,因为我们常常可以听说身边的人由于各种问题需要切除肝脏或者肝脏移植等。但是从严格意义上的定义来说,肝脏组织并未再生----当我们将肝脏的中叶切除,只是其他小叶的体积相应增大,用于补偿缺失组织的功能。Whatever,我们大家还是喜欢称之为组织再生,那就是吧。好比甄嬛中的嬛,并不读huan,应该读xuan,可是那又怎么样呢。

这里有一个问题需要解决,关于肝脏干细胞的概念在很久以前就已经被发现和提出来了,为什么这里又老生常谈,而且还发了篇牛文呢?

比如我国第二军医大学的胡以平教授,在2005年的Stem Cells就发文发现并分离了成年小鼠的肝脏祖细胞(DOI:10.1634 / stemcells.2005-0108),此外,他们课题组还在2013年的顶级牛刊Cell Stem Cell发文:利用多个转录因子就可以将成纤维细胞转分化为具有功能的肝干细胞(http://dx.doi.org/10.1016/j.stem.2013.06.017)。据此,给我的第一感觉就是肝干细胞应该是早已解决的问题,就应该不是问题的问题。说到这里,其实还没有办法回答我自己提出的问题,因为我实在是想不出个所以然,所以下面直接给大家简介下论文,聪明的你读完能否给个答案呢?

论文简介:

首先,根据已有的文献数据,Wnt信号通路在维持干细胞功能方面具有重要作用。因此采用响应Wnt信号的Axin2作为报告信号,必定可以反映体内干细胞的变化。作者为此就制作了一种利用报告基因GFP就可以示踪Axin2变化的转基因小鼠,后面的工作便是观察GFP阳性细胞的体内变化。

第一步,发现GFP代表的Axin2阳性细胞分布于中央门静脉周边,并且随着发育时间的增加,GFP阳性细胞的数量逐渐增加,从而证明了肝实体细胞可能来源于这类GFP阳性细胞。

第二步,发现GFP阳性细胞具有自我更新能力。

第三步,采用EdU(比BrdU高级和稳定的东东)标记法,发现GFP阳性细胞的增殖能力高于GFP阴性细胞。

第四步,GFP阳性细胞主要为二倍体,并逐渐分化为多倍体的成熟肝细胞。

第五步,发现中央门静脉的血管内皮细胞高表达Wnt通路相关蛋白。

最后,采用条件性敲除血管内皮细胞的Wnt蛋白(Wls)表达,可以影响GFP阳性细胞的数目和存活,从而证明血管内皮细胞是这里Axin2阳性细胞代表的肝干细胞的niche(干细胞不可缺少的微环境)。

说到这里,你发现我们之前提出的问题的答案了么?

大厨点评一二:

1、好的课题来源于好的科学问题

本文的科学问题就是老生常谈的肝脏再生。既然说到再生,肯定离不开干细胞,那么下一步就是要找到这些干细胞的标志物,即常说的marker。从早期的肝干细胞发现到现在,虽然概念提出很多年了,但是并没有公认的分选marker,本文的意义就在于回答了这样的问题,并利用传统的转基因小鼠模型进行了验证。

科学的发现就是这样,从一到二,从二到三。我们相信,随着认识的深入,肯定会有其他的marker出现,正如肿瘤干细胞标志物和造血干细胞标志物一样,甚至需要多个标志物的组合,才能确定这些细胞就是我们想要的细胞。所以,后面的路还很长啊,也为我们提供了更多的机会,路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。

2、好的科学问题的提出,需要严谨的实验来证实

正如当年李政道和杨振宁提出了科学假设,吴健雄先生用实验去证实,才有了他们的诺奖。本文的实验,利用了转基因小鼠,而且一次体内观察时间长达一年之久,结果肯定是令人信服的。想到目前很多人的课题都是所谓的“短平快”,这才叫沉得下心来做科研。

2015-08-12