就像让黑夜中锁定的“星星”发光,上海科学家开发新技术发现新生肝细胞来源

社会
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摘要:肝脏一旦受损,需要“新生”肝细胞才能完成功能修复

肝脏是人体内重要的代谢器官,肝细胞是它的主要功能细胞。肝脏一旦受损,需要“新生”肝细胞才能完成功能修复。因此,肝脏疾病治疗中寻找新生肝细胞的来源是科学家们致力解决的问题。近日,中国科学院分子细胞科学卓越创新中心周斌研究组,开发了一种可以长时间不间断捕捉细胞增殖的新技术,发现了成体肝脏中新生肝细胞的来源。相关研究成果于北京时间2021年2月26日发表于国际权威学术期刊《科学》。

周斌(前排左四)研究组

【传统检测细胞增殖的方法就像照相机,只能拍摄一个瞬间】

肝脏具有很强的再生能力,肝脏的基本单位是肝小叶,肝小叶中的肝细胞通过自我增殖产生新的肝细胞。每个肝小叶可以分为多个区域,这些区域中的肝细胞“不尽相同”,究竟哪一区域的肝细胞具有较强的增殖能力,科学家们一直未找到准确答案。

以往有关肝细胞来源的研究,均是依赖单个分子标记来追踪肝脏中某一肝细胞亚群,再观察这个亚群的扩增情况。这种方法效率较低,只能追踪一部分肝细胞的扩增,且缺少对整个肝脏所有肝细胞增殖能力的分析,犹如盲人摸象,观察的是事物的局部而非整体。若要准确找到新生肝细胞的来源,需要在肝脏整体水平上检测所有肝细胞的增殖情况。

传统检测细胞增殖的方法就像照相机,只能拍摄一个瞬间,即检测某个时间点的细胞增殖,并且无法对各类细胞的增殖做精准区分。肝细胞增殖速率较为缓慢,而肝脏中其他类型的细胞比如巨噬细胞和内皮细胞的增殖速率又相对较快。利用传统方法检测细胞增殖,在某一时间点内能够获取的肝细胞增殖信号非常少,即便有也很容易被其他细胞的增殖信息淹没。“犹如漫天繁星,我们只对某一种特殊的星星感兴趣,能否发展一种技术只让我们感兴趣的星星发光呢?”周斌说。

【好比让黑夜中锁定的目标“星群”发光,而不是在繁星中找寻其中的一两颗】

周斌研究组开发了一种能够捕捉细胞增殖的新技术——ProTracer,这就像是一个“录像机”,既可以在长时间内不间断地追踪细胞增殖,又可以精准定位,追踪某一特定细胞类群(如肝细胞)的细胞增殖,好比让黑夜中锁定的目标“星群”发光,而不是在繁星中找寻其中的一两颗。在小鼠实验中,他们利用这项技术,给增殖的肝细胞打上“唯一标记”,经过长达数周至数月的“密切”追踪,最终发现成体肝脏中新生肝细胞主要来源于肝小叶中间区域的肝细胞。这一研究为肝脏损伤修复再生研究开辟了新思路,为肝脏疾病的治疗提供了新的理论基础。

图中红色信号是新生的肝细胞,集中在肝小叶的中间区

该工作得到了国内外权威专家的高度评价。瑞典卡罗林斯卡医学院艾玛•R•安德森教授在《科学》发表了亮点专评文章,评价该工作“开发了非常有趣新颖的追踪细胞增殖的新技术,揭示了肝脏在生理稳态和不同损伤状态下肝细胞的来源”,并认为“提供了连续不断地追踪成年期较长时间(数月)内成年细胞增殖的可能性,从而能够鉴定出各种器官中增殖速率较慢的细胞和稀有干细胞,有可能揭示出以前未知的干细胞群”。来自国家肝癌科学中心的王红阳院士评价该工作“另辟蹊径,利用新技术直观地、无偏见地寻找到新生肝细胞的来源,为肝再生的机制探索和肝脏疾病的临床研究提供了新思路、新技术,为转化应用研究奠定了扎实基础”,并认为“ProTracer技术具有广泛的实用性,可以拓展到人体多种组织器官中有关细胞增殖、起源等的研究”。栏目主编:黄海华文字编辑:黄海华题图来源:图虫图片编辑:苏唯文中图片由采访对象提供

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