肝臟是人體內(nèi)重要的代謝器官，它的主要功能細(xì)胞是肝細(xì)胞。肝臟一旦受損，需要“新生”肝細(xì)胞才能完成功能修復(fù)。因此，肝臟疾病治療中尋找新生肝細(xì)胞的來源是科學(xué)家們致力解決的問題。近日，中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心(生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所)周斌研究組開發(fā)了一種可以長時(shí)間不間斷捕捉細(xì)胞增殖的新技術(shù)——ProTracer，利用該技術(shù)他們發(fā)現(xiàn)了成體肝臟中新生肝細(xì)胞的來源。相關(guān)研究成果于北京時(shí)間2月26日發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。
肝臟的基本單位是肝小葉，肝小葉中的肝細(xì)胞通過自我增殖產(chǎn)生新的肝細(xì)胞。每個(gè)肝小葉可以分為多個(gè)區(qū)域，這些區(qū)域中的肝細(xì)胞“不盡相同”，究竟哪一區(qū)域的肝細(xì)胞具有較強(qiáng)的增殖能力，科學(xué)家們還未找到準(zhǔn)確答案。
以往有關(guān)肝細(xì)胞來源的研究均是依賴單個(gè)分子標(biāo)記來追蹤肝臟中某一肝細(xì)胞亞群，再觀察這個(gè)亞群的擴(kuò)增情況。這種方法效率較低，且缺少對整個(gè)肝臟所有肝細(xì)胞增殖能力的分析，猶如盲人摸象，觀察的是事物的局部而非整體。若要準(zhǔn)確尋找到新生肝細(xì)胞的來源，需要在肝臟整體水平上檢測所有肝細(xì)胞的增殖情況。
傳統(tǒng)檢測細(xì)胞增殖的方法就像照相機(jī)，只能拍攝一個(gè)瞬間，即檢測某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的細(xì)胞增殖，并且無法對各類細(xì)胞的增殖做精準(zhǔn)區(qū)分。肝細(xì)胞增殖速率較為緩慢，而肝臟中其他類型的細(xì)胞比如巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生增殖的速率又相對較快。利用傳統(tǒng)方法檢測細(xì)胞增殖，在某一時(shí)間點(diǎn)內(nèi)能夠獲取的肝細(xì)胞增殖信號(hào)非常微少甚至沒有，即便有也很容易被其他細(xì)胞的增殖信息淹沒。
周斌研究組開發(fā)了一種能夠捕捉細(xì)胞增殖的錄像機(jī)——ProTracer，既可以在長時(shí)間內(nèi)不間斷地追蹤細(xì)胞增殖，又可以精準(zhǔn)定位，追蹤某一特定細(xì)胞類群(如肝細(xì)胞)的細(xì)胞增殖，讓黑夜中只有被鎖定目標(biāo)的“星群”發(fā)光，而不是在滿天繁星中找尋其中的一兩顆。在小鼠實(shí)驗(yàn)中，他們利用這項(xiàng)技術(shù)，給增殖的肝細(xì)胞打上“唯一標(biāo)記”，經(jīng)過長達(dá)數(shù)周至數(shù)月的“密切”追蹤，最終發(fā)現(xiàn)成體肝臟中新生肝細(xì)胞主要來源于肝小葉中間區(qū)域的肝細(xì)胞。
該研究通過全新的視角和技術(shù)手段，直觀展現(xiàn)了所有肝細(xì)胞類群的增殖情況，揭示了成體肝臟在生理穩(wěn)態(tài)和損傷再生過程中肝細(xì)胞的來源，為肝臟損傷修復(fù)再生研究開辟了新思路，為肝臟疾病的治療提供了新的理論基礎(chǔ)。新開發(fā)的ProTracer技術(shù)具有長時(shí)間不間斷檢測細(xì)胞增殖的能力，可以特異性地標(biāo)記某種特定細(xì)胞譜系的細(xì)胞增殖，并且實(shí)現(xiàn)了不犧牲樣品直接活體檢測細(xì)胞增殖，從多個(gè)維度提高了細(xì)胞增殖檢測的能力和范圍，可以廣泛應(yīng)用于不同組織器官細(xì)胞增殖的檢測，為發(fā)育生物學(xué)、腫瘤學(xué)、神經(jīng)科學(xué)和再生醫(yī)學(xué)等眾多領(lǐng)域的研究提供強(qiáng)大技術(shù)支撐。
該工作得到了國內(nèi)外權(quán)威專家的高度評價(jià)。瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院Emma R. Anderssion教授針對該項(xiàng)工作在《科學(xué)》發(fā)表了題為“In the zone for liver proliferation(肝增殖的最佳區(qū)域)”的亮點(diǎn)專評文章，評價(jià)該工作“開發(fā)了非常有趣新穎的追蹤細(xì)胞增殖的新技術(shù)——ProTracer，揭示了肝臟在生理穩(wěn)態(tài)和不同損傷狀態(tài)下肝細(xì)胞的來源”，并贊許了ProTracer技術(shù)的應(yīng)用前景，認(rèn)為“ProTracer提供了連續(xù)不斷地追蹤成年期較長時(shí)間(數(shù)月)內(nèi)成年細(xì)胞增殖的可能性，從而能夠鑒定出各種器官中增殖速率較慢的細(xì)胞和稀有干細(xì)胞，有可能揭示出以前未知的干細(xì)胞群”。來自國家肝癌科學(xué)中心的王紅陽院士評價(jià)該工作“另辟蹊徑，利用新技術(shù)直觀地、無偏見地尋找到新生肝細(xì)胞的來源，為肝再生的機(jī)制探索和肝臟疾病的臨床研究提供了新思路、新技術(shù)，為轉(zhuǎn)化應(yīng)用研究奠定了扎實(shí)基礎(chǔ)”，認(rèn)為“ProTracer技術(shù)具有廣泛的實(shí)用性，可以拓展到人體多種組織器官中有關(guān)細(xì)胞增殖、起源等的研究” 。
中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心(生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所)周斌研究組副研究員何靈娟博士(現(xiàn)就職于西湖大學(xué))、博士后蒲文娟、博士研究生劉秀秀為該論文的共同第一作者，周斌研究員為該論文通訊作者。該工作獲得了瑞士諾華醫(yī)學(xué)生物研究所Jan S. Tchorz教授、南京醫(yī)科大學(xué)季勇教授、瑞典阿斯利康 Qing-Dong Wang博士和上海南方模式生物公司孫瑞林博士及其團(tuán)隊(duì)的大力支持。該工作也得到分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心動(dòng)物平臺(tái)和和細(xì)胞分析技術(shù)平臺(tái)的大力支持，并得到來自中科院、基金委、科技部以及上海市科委等部門的經(jīng)費(fèi)支持。
原載于中國日報(bào)中文網(wǎng) 2021年2月26日
