2月14日，中國科學(xué)院生物化學(xué)與細胞生物學(xué)研究所周斌研究組在國際學(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。該項工作基于更為精準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)特異性標記了Sox9+的肝細胞而非Sox9+的膽管細胞。結(jié)合基于雙同源重組酶的新型Confetti報告基因小鼠，進行克隆分析實驗闡明：單個Sox9+的肝細胞在肝損傷后可以同時產(chǎn)生肝細胞和膽管細胞。該項研究首次證明了Sox9+肝細胞在肝損傷后可作為雙向祖細胞同時產(chǎn)生肝細胞和膽管細胞參與肝臟修復(fù)和再生。
Sox9+肝細胞的克隆分析。利用響應(yīng)雙同源重組酶的Confetti報告基因小鼠標記單個Sox9+肝祖細胞，發(fā)現(xiàn)它具有同時形成膽管細胞和肝細胞的潛能。
在肝臟穩(wěn)態(tài)情況下，肝細胞更新非常緩慢，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胞，參與維持肝臟的體內(nèi)平衡。在損害肝細胞增殖的慢性肝損傷情況下，膽管細胞可以充當干細胞并產(chǎn)生肝細胞參與肝修復(fù)再生。此外，肝細胞在某些損傷條件下也可以經(jīng)歷由肝細胞到膽管細胞的轉(zhuǎn)變。這兩種主要的上皮細胞群膽管上皮細胞（BEC）和肝細胞在特定的損傷或疾病狀況下可以相互產(chǎn)生，但是單個肝細胞是否可以作為雙向祖細胞同時產(chǎn)生膽管細胞和肝細胞仍然是未知的。
遺傳譜系示蹤技術(shù)是揭示發(fā)育、疾病和再生過程中細胞命運的有效方法。常規(guī)的遺傳示蹤方法在很大程度上取決于驅(qū)動Cre重組酶的啟動子來確定標記的細胞群。然而，一個基因很大程度上不能精確的定義一個細胞群。例如，Sox9不僅表達在膽管細胞中，還表達在門靜脈周圍的一群肝細胞中，因此Sox9-CreER就會同時標記門靜脈周的肝細胞和膽管上皮細胞。為了更為精確地標記細胞并在體內(nèi)追蹤它們的細胞命運，周斌組的研究人員利用了一種新的交叉遺傳學(xué)策略，能夠特異性標記Sox9+肝細胞而不會標記膽管上皮細胞。
為了研究肝臟損傷后Sox9+肝細胞的細胞動態(tài)，研究人員使用了CCl4、肝切和DDC等肝損傷模型。實驗結(jié)果表明，在CCl4肝損傷模型中，Sox9+的肝細胞快速擴增。膽管結(jié)扎（BDL）或DDC模型可以誘導(dǎo)肝細胞轉(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+肝細胞在損傷條件下數(shù)量有所減少，但這些細胞確實貢獻了BEC。上述數(shù)據(jù)表明SOX9+肝細胞在不同的損傷模型中有不同的響應(yīng)。在群體水平，SOX9+細胞具有向BEC和肝細胞轉(zhuǎn)變的潛能。但在單個細胞水平，SOX9+肝細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報告基因小鼠并結(jié)合克隆分析技術(shù)，發(fā)現(xiàn)Sox9+的肝細胞亞群在單個細胞水平上確實是具有雙向分化的潛能，其在肝損傷和修復(fù)期間可以同時分化成肝細胞和膽管上皮細胞。
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科學(xué)院、國家基金委、上海市科委等的資助。
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