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我的闺蜜老红帽
#干细胞#
Lgr5+肠道干细胞(intestinalstemcells,简称ISCs)具有强大的自我更新功能,并且,可以分化为肠道表皮多种高度分化的细胞。肠道干细胞通常栖息在肠道基底皱褶处,并且通过多种因子,比如WNT,R-spondins(RSPO),BMPinhibitors(BMPi)和EGF等来维持其干细胞特性。上述因子同样也可以作为肠道类器官培养的支持和滋养因子。它们来源于多种位置临近的细胞类型,包括上皮细胞和粘膜基底细胞等。在肠道中,临近肠道干细胞的上皮潘氏细胞(PanethCell)以及深层分泌细胞可以通过产生WNT3和EGF来滋养Lgr5+肠道干细胞;当然,各类滋养因子来源可以说是充足且冗余,基质细胞也是它们重要来源之一,其与WNT缺失的类器官共培养也促使类器官增殖。而上皮细胞缺失RSPO和BMPi后,肠道干细胞仍旧基本正常,从而更加凸显基质细胞的重要性。
目前,肠道干细胞研究已经具有多种小鼠模型以及研究策略。当然,上述滋养因子是从何而来和是如何滋养肠道干细胞的,仍旧有诸多未知和争议之处,所用研究技术和策略,仍有不少缺陷。比如,原位杂交以及免疫组织化学等方法可以明确滋养因子的细胞定位,但是,敏感性通常不尽如人意,低表达的基因或者是分泌因子很可能检测不出来。另外,用于上述研究的基因修饰小鼠,比如Pdgfra-Cre,Foxl1-Cre和Gli1-CreERT2等并不能特异性标记产生某中滋养因子的细胞类型,通常是多种细胞类型均可以表达某种滋养因子,这也为研究特定细胞的功能设置了障碍。举例来说,Foxl1+为标志的特络细胞(telocytes),Gli1+细胞,或者是基底的Pdgfrahighcells均为WNT的主要来源。
年8月4日,来自美国麻省理工学院的merH.Yilmaz研究组在CellStemCell上发表题为Lymphaticsandfibroblastssupportintestinalstemcellsinhomeostasisandinjury的文章,通过构建靶向产生滋养因子细胞的报告基因小鼠,发现RSPO3+GREM1+上皮细胞是RSPO3的主要来源,并且具有维持肠道干细胞的重要作用。
首先,作者构建Rspo3-GFPBAC转基因小鼠,通过免疫荧光检测的方法,确定在小鼠肠道中RSPO主要分布在淋巴管内皮细胞(lymphaticendothelialcells,简称LECs)之中。人类消化道同样有类似的位置分布。而通过RNA-seq技术比较Rspo3GFP和Rspo3GFP+细胞,也确定二者表达差异体现在淋巴管内皮细胞之上。为了进一步研究RSPO3的来源,作者通过单细胞测序的方法,发现淋巴管内皮细胞和RSPO3+GREM1+上皮细胞(简称RGF)是RSPO的主要来源。其中,RGFs同样表达Igf1和Fgf7,这些生长因子已有报道参与类器官增殖。
接下来,作者研究RGFs的具体定位。作者构建Rspo3-GFP;Grem1-tdTomato小鼠,发现在肠道中,RGFs与LYVE+淋巴管内皮细胞比邻而居。这两种分布在干细胞褶皱区域的基质细胞类型,很可能是肠道干细胞滋养因子RSPO3和GREM1的主要来源。
最后,作者研究RGFs和淋巴管内皮细胞对肠道干细胞的滋养情况。作者通过RSPO3+基质细胞和肠道褶皱共培养,确定,CD31+Rspo3GFP+淋巴管内皮细胞和CD31Rspo3GFP+RGF均可以维持肠道类器官的形成和生长。当然,与RGFs的促类器官能力更强。为了进一步在体内确定RGFs和淋巴管内皮细胞的功能,作者构建了这两种细胞条件性敲除Rspo3的小鼠,并确定,无论在上述哪种细胞中缺失RSPO3,其肠道干细胞水平均会明显下降,但并不会影响肠道本身的组织结构。
综上所述,作者发现,肠道干细胞的生长维持依赖于淋巴管内皮细胞和RSPO3+GREM1+上皮细胞。在肠道干细胞皱褶中,这两种细胞比邻而居,并且通过分泌RSPO3来行使功能。
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