Science：研讨开辟出细胞增殖示踪新技术并发现成体肝细胞起源

Science以Research Article模式在线颁发了中国迷信院分子细胞迷信杰出立异中间（生归天学与研讨所）研讨员周斌研讨组的研讨结果Proliferation tracing reveals regional hepatocyte generation in liver homeostasis and repair。该研讨初次开辟出可能永劫程示踪体内细胞增殖的新技术，应用该技术研讨职员发现了成体肝细胞的起源，为肝脏再生及疾病临床医治研讨提供了新思绪。

细胞增殖是多细胞生物体在发育、心理稳态和组织再生中的根本生物学进程，细胞增殖过多或受阻是较多疾病的致病根底。检测细胞的增殖才能关于发育生物学、学、神经迷信和等学科的研讨非常紧张。今朝，检测细胞增殖的办法次要有两种：基于细胞增殖标志物（如Ki67、pH-H3等）的组织化学染色；核苷酸相似物（如BrdU、EdU等）的掺入。然而，上述检测办法均存在一定的局限性：在光阴上，检测的是某个光阴点而非某个光阴段内的细胞增殖，就像照相机，只能拍摄某一刹时的细胞增殖旌旗灯号，这关于一些增殖才能较低的细胞如心肌细胞、神经元等较难检测到；在空间上，一切类型的增殖细胞都邑被无差异的检测，容易形成非目标细胞增殖旌旗灯号的烦扰，信噪比低、分辩率差。是以，开辟一种无效检测体内细胞增殖的新技术，完成永劫间不连续、组织特同性地标志细胞增殖尤为紧张。

周斌研讨组恒久致力于新型遗传谱系示踪技术的开辟与利用。研讨中，科研职员树立了一种检测细胞增殖的新技术——ProTracer（Proliferation Tracer）。作为一种遗传学技术，ProTracer突破了传统检测细胞增殖办法的思想形式，应用普遍使用的细胞增殖标志物Ki67，在课题组后期开辟的Dre-rox和Cre-loxP的双同源重组酶介导的遗传谱系示踪技术的（He et al.， Nature Medicine 2017）根底上，应用Dre-rox启动Cre同源重酶介导的细胞增殖示踪体系进行标志。ProTracer犹如一台录像机，一旦启动便可完成在数月乃至数年内不连续地记载细胞增殖，这关于检测增殖才能较低的细胞以及评价细胞增殖才能的动静变动进程非常无益。同时，ProTracer可以完成间接检测某一特定谱系细胞增殖环境，防止其他类型细胞增殖旌旗灯号的烦扰，进步了信噪比和分辩率，使检测旌旗灯号更直观，可能完成从器官整体程度上察看细胞增殖。此外，ProTracer可能完成活体检测细胞增殖，可以在不牺牲植物的环境下，间接在统一个植物上多光阴点检测体内细胞增殖，察看细胞增殖的动静变动进程。ProTracer可普遍利用于分歧组织器官细胞增殖的检测，为发育生物学、学、神经迷信和等研讨畛域提供技术撑持。

周斌研讨组应用ProTracer研讨了在成体肝脏心理稳态和毁伤再生进程中肝细胞的起源。今朝，在肝脏畛域，这是一个亟待解决且具备争议的紧张迷信成绩。虽然在某些极其重大的肝毁伤环境下，胆管细胞可以转分解奉献造成肝细胞，但在肝脏心理稳态和毁伤再生进程中的肝细胞的更新次要依赖原有肝细胞的自我增殖。肝脏的根本构造单元是肝小叶，肝小叶中的肝细胞因为代谢功效和基因表白等的分歧具备较年夜的异质性，从肝门静脉区到肝中央静脉区年夜体可分为三区：门静脉四周肝细胞（E-CAD+，Zone 1）、中心区肝细胞（E-CAD–GS–，Zone 2）和中央静脉四周肝细胞（GS+，Zone 3）。 有研讨以为，分歧区域的肝细胞增殖才能显着分歧，但毕竟哪些肝细胞亚群对重生肝细胞起次要奉献仍存在较年夜争议，今朝次要有以下几种实际：肝细胞流动实际（肝细胞由门静脉侧向中央静脉侧流动，Liver 1985）；中央静脉四周肝细胞实际（Axin2+肝细胞，Nature 2015）；门静脉四周肝细胞实际（Sox9+肝细胞，Cell 2015）；疏散式实际（Terthigh肝细胞，Nature 2018）；普遍散布式实际（肝细胞无差异增殖，Cell Stem Cell 2020）。以往研讨均是依赖单个分子标志阐发肝脏中某一肝细胞亚群的扩增才能，短少对肝脏整体程度上对一切肝细胞增殖才能的阐发。

周斌研讨组突破此前的研讨形式，即不再依赖繁多分子标志追踪某一肝细胞亚群的扩增环境，而是应用ProTracer技术去间接标志重生的肝细胞，不仅可以完成对一切肝细胞类群进行阐发，并且可以直观精准地展示出重生肝细胞的起源。研讨职员采取广谱性的ProTracer（一切类型细胞的增殖都可能被检测）在成体启动细胞增殖的记载，并在启动后的多个分歧光阴点检测肝细胞的增殖旌旗灯号，联合E-CAD和GS等肝细胞分区标志基因免疫荧光共染色，发当初心理稳态进程中肝细胞通过迟缓的增殖维持自我更新。重生的肝细胞并非起源于以往报道的任何一个类群，而是次要起源于肝小叶中的中心区域（E-CAD–GS–，Zone 2）。