医学进展
2019年10月号

追踪成体肠干细胞的起源

作者:刘亚青

成人肠道干细胞位于肠组织的基底部,由LGR5阳性细胞表达,成年人的LGR5+细胞能够分化为所有类型的肠道上皮细胞。虽然胚胎LGR5+细胞能够产生成人肠道干细胞,但目前尚不清楚LGR5+细胞是否是唯一一种成人肠道干细胞的前体细胞。

哥本哈根大学的Kim B. Jensen团队和剑桥大学的Benjamin D. Simons团队共同完成的一项研究追踪了成体肠道干细胞的起源。

研究发现,小鼠肠道上皮的所有细胞,无论它们在胎儿肠道中的位置和表达模式如何,都可以作为成体肠道干细胞的前体细胞。

肠道由假层状肠管形成,在胎儿发育后期形成绒毛,由LGR5−细胞和LGR5+细胞形成连续的绒毛间区。连续的绒毛间区是发育中肠和隐窝的主要增殖部位,而隐窝在出生后形成。研究团队为了研究胎儿LGR5+细胞在成体肠干细胞群建立中的作用,从胚胎第16.5天开始对该细胞群进行谱系追踪,发现LGR5+的确是成体肠道干细胞的重要来源。不过,LGR5+细胞只占总细胞的一小部分(7.0%~9.0%),如果LGR5+细胞是成体肠道干细胞的主要来源,那就需要扩增130倍,而这个数值比实际值高一个数量级。所以,LGR5+细胞的扩增不足以解释成体肠道干细胞的生长。

随后研究组对上皮细胞进行了单细胞RNA测序,3509个细胞中只有7%是 LGR5+细胞,而其他是带有分化标志物的一大群细胞,包括Paneth细胞(Lyz1)、肠内分泌细胞(Chga)和肠细胞(Alpi)。同时结合KRT19-cre小鼠模型进行谱系追踪发现,所有的胚胎细胞都有能力提供成体肠道干细胞,但是如何进行的呢?团队提出了重排假设并利用3D成像进行验证。结果发现30%的绒毛呈现出不规则结构,内部含有间充质细胞簇,研究者认为绒毛正在发生活跃的重塑和裂变,这使得上皮细胞从非增生性绒毛进入增生性绒毛间区,从而为成体干细胞生态位的形成做出贡献。

研究结果表明,肠道壁的大规模重构与细胞的命运密切相关。此外,这些发现解释了成体组织损伤后观察到的可塑性和细胞重编程现象。(编译:刘亚青)

参考文献:Nature 2019;570:107-111

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