肝脏再生与类器官构成中表不雅遗传重塑进程

在成体肝脏中，心理前提下细胞迭代的速度较低。而肝脏碰到组织毁伤的情形下，细胞则可以高效地发扬再生才能【1-4】。比来有研讨发明，胆管细胞可以成长成为具有自我更新才能的肝脏类器官，而且具有分化成为肝细胞和导管细胞的才能【5】。然则胆管细胞取得细胞可塑性、肇端类器官发育以及应对组织毁伤的再生才能是若何产生的，这个中的分子机制还很不清晰。

2019年11月4日，剑桥年夜学Meritxell Huch研讨组在Nature Cell Biology揭橥长文文章 remodelling licences adultcholangiocytes for organoid formation and liver regeneration，发明胆管细胞经过全基因组的甲基化/羟甲基化表不雅景不雅重塑的分子机制使得分化的细胞可以呼应组织毁伤从而取得自我更新和分化的才能。

体外培育的胆管细胞类器官具有两种潜能，一种是表达/祖细胞的标志物，别的一是具有胆管细胞和肝相似细胞的分化才能，可以在移植体内后发育成为成熟的肝细胞【5】。表不雅遗传机制在发育进程中确保细胞准确分化。在哺乳植物中，DNA的甲基化润饰尤其是5mC (5-methylcytosine)关于基因表达具有主要的感化【6，7】。而DNA的去甲基化能够是因为复制进程中甲基化保持缺掉或许是经过TET（Ten-eleven translocation）家族的甲基胞嘧啶加双氧酶活性招致的5mC向5hmC的转化【8】。而5mC的“擦除”以及TET1的活性关于基因组重置从而取得多能性以及体细胞重编程等方面具有十分症结的感化【9】。 作者们从未受损的肝脏平分离出能发生类器官培育的胆管细胞。为了剖析胆管细胞肇端类器官构成的分子根底，作者们起首关于胆管细胞从新进入细胞周期的工夫停止了评价。作者们发明，别离后约40小时后胆管细胞开端停止入S期，约10小时落后入G1期。随后关于刚别离的胆管细胞、别离落后入S期之前以及增殖肇端之后的胆管细胞经过RNA-seq停止了全基因组剖析。剖析后发明，在进入S期之前的最后24个小时，有超越3000个基因的表达产生了变更；而在增殖开端之前，有900个基因的表达产生了变更（图1）。这些成果标明，培育的类器官最后转录程度的变更产生和树立在48小时之内。而对这些产生变更的基因停止聚类后发明，约55%的基因属于表不雅遗传润饰因子。这给了作者们一个提醒，表不雅机制能够介入到了肝脏类器官肇端进程中。

而停止肝毁伤处置之后，体内的胆管细胞基因表达也产生了明显地变更，并且细胞增殖分明添加。导管细胞在应对组织毁伤的情形时，会对转录组停止一个全基因组的“重写”，是以，该肝脏类器官成为了组织再生分子机制研讨的不贰之选。 为了进一步确认是哪些表不雅的因子介入到组织再生进程之中，作者们关于RNA-seq中找到的一些备选基因停止了敲低，发明敲低Tet1之后会明显影响类器官的构成，而敲低Tet2固然对类器官有影响但该影响并不明显。并且TET1的催化运动关于肝脏类器官的肇端和发展是必需的。

思索到TET1调理羟甲基化的感化，作者们以为DNA的甲基化和羟甲基化的程度能够会介入到体内胆管细胞关于组织毁伤的呼应。是以，作者们对未毁伤以及毁伤后的胆管细胞停止了单碱基分辩率的全基因组亚硫酸氢盐测序（Whole-genome bisulphite sequencing ，WGBS）。测序后发明，组织毁伤后的胆管细胞中胞嘧啶润饰在全基因组程度均出现添加的趋向。全基因组的成果标明这种长久的5hmC的增加能够会是胆管细胞在组织毁伤后取得细胞可塑性的缘由。 那么这种DNA甲基化润饰的变更是若何调理肝脏细胞再生以及类器官肇端的呢？因为TET1在肝脏再生进程中能够介入了细胞可塑性的取得。

是以，作者们应用DamID-seq (DNA adenine methyltransferaseidentification sequencing)技巧愿望找到TET1在基因组联合的区域，确认TET1经过调理哪些基因的表达增进胆管细胞取得细胞可塑性。同时，作者们还停止了H3K4me3的DamID-seq，发明TET1在肝脏类器官中联合的基因同时也具有H3K4me3的联合峰，阐明这些基因年夜多是转录激活的基因（图2）。并且，TET1经过调理YAP-Hippo、ErbB以及MAPK旌旗灯号通路增进了胆管细胞可塑性的取得。在小鼠体内的肝脏毁伤模子中，也异样发明了TET1会联合在这些基因的转录肇端位点，来增进胆管细胞呼应组织毁伤。

总的来说，Meritxell Huch研讨组的任务证实胆管细胞在遭到组织毁伤以及在随后的类器官构成进程中阅历了全基因组DNA甲基化润饰的表不雅景不雅的变更。TET1介导的羟甲基化感化关于体内或许体外的胆管细胞激活都具有十分主要的感化，并且胆管细胞可塑性取得进程中也须要YAP-Hippo、ErbB以及MAPK等多种旌旗灯号通路的介入。该任务为曾经分化的细胞应对组织毁伤肇端细胞再生功效供给了一个能够的、更为普遍的分子机制。(100yiyao.com）