研讨发现新型肠道间质细胞并提醒其在炎症进程中调控肠道干细胞毁伤修复机制

国内学术期刊《自然》以Research Article模式在线颁发了上海交通年夜学医学院上海市研讨所苏冰传授课题组的研讨任务“MAP3K2-regulated intestinal stromal cells define a distinct stem cell niche”。该研讨初次发现肠道底部存在一类被称为MRISC的新型肠道间质细胞（图1）。该研讨联合单细胞测序、ATAC测序、申报基因小鼠、体外肠道类器官共培育系统以及肠道间质细胞原位打针等技术，体系提醒了MRISC细胞在肠道炎症和毁伤进程中通过特异调控肠道微情况的Rspo1-WNT旌旗灯号参加肠道上皮组织毁伤修复的作用和机理，为肠道修复和再生及疾病临床医治研讨提供了新思绪。

肠道底部的MRISC肠道间质细胞通过感触炎症毁伤诱导的ROS旌旗灯号，激活MAP3K2-ERK5-KLF2旌旗灯号通路，上调R-spondin1表白，从而进步肠道的Wnt旌旗灯号，匆匆进其增殖增强其修复肠道上皮毁伤的功效。

炎症和毁伤通常能迅速激起肠道干细胞增殖匆匆进组织修复再生。肠道间质细胞是肠道微情况组分中的紧张成员，在FGF、TGF-β、Hedgehog与PDGF等旌旗灯号调控下肠道间质细胞可分解为多种简单群体，它们通过与淋巴细胞、髓系细胞、上皮细胞、和神经细胞的互相作用，协同调控肠道稳态以及上皮的功效。借助谱系示踪技术，肠道间质细胞的功效异质性正在逐渐获得说明：分歧的肠道间质细胞群体通过分歧成长因子与细胞因子的排泄可无效调理肠道稳态与上皮构造完全性。然而，这些新发现的肠道间质细胞群体在肠道稳态维持与疾病前提下，若何精密调控肠道功效至今仍旧不分明。

肠道间质细胞恒久以来被以为是一类绝对复杂缺乏异质性的功效细胞。它们都表白CD140a、Col1a2、Vimentin等少数几个标记物，今朝仍旧缺乏精密研讨其组织空间散布和亚群的对象。近年来单细胞测序技术疾速倒退，提醒了肠道间质细胞是一年夜类认知较少、异常简单且具高度异质性的间质细胞（Cell，2018）。Foxl1+特洛细胞（Nature，2018）及CD81+滋养细胞(Cell Stem Cell，2020)的发现，提示肠道能够存在多种分解分歧且功效特异的肠道间质细胞亚群。今朝畛域里对分歧肠道间质细胞亚群的特征、空间散布、它们在组织毁伤修复中的潜在功效、以及调理的细胞和分子机制仍知之甚少。是以对新型肠道间质细胞亚群的身份鉴定，下游刺激旌旗灯号的发现，以及中上游转录和表观调控通路的说明已成为间质细胞畛域最根底和紧张的迷信成绩。肠道上皮发育分解依赖于肠道微情况中的Wnt-BMP对冲旌旗灯号的浓度梯度，但Wnt激活剂R-spondins梯度造成的调控机制仍旧不分明。虽然已知肠道间质细胞是R-spondins的次要起源，但肠道“巢”(Stem Cell Niche)中R-spondins的细胞起源仍有诸多争议。同时，R-spondin1卵白的转录、翻译以及开释的调控机理也不清楚明了。

苏冰传授课题组的该项研讨起首发现退化激进的Thr/Ser卵白激酶MAP3K2对DSS诱导的小鼠肠炎能通过维持毁伤肠道中Lgr5+干细胞的数目和功效起到症结的维护作用。MAP3K2是一个多器官构成性表白的丝/苏氨酸卵白激酶。在分子机制上研讨职员发现Map3k2通过相应DSS诱导的毁伤旌旗灯号上调R-spondin1的表白，介导MAPK旌旗灯号与Wnt旌旗灯号之间的互作；并确认肠道间质细胞是肠道炎症毁伤旌旗灯号上调R-spondin1表白的症结细胞。为了准确确定受MAP3K2调控的肠道间质细胞的特征和功效，研讨职员应用单细胞测序技术发现并拆散获得一群带有CD90+CD81+CD34+CD138-特征的肠道间质细胞，并定名为MRISC。通过肠道类器官共培育以及肠道原位细胞打针试验，课题构成功证实了MRISC具备对肠道干细胞特异的调理功效。并通过构建全新的Rspo1-tdTomato申报基因小鼠，提醒MRISC定位于肠道“巢”的下方（图2）。

为进一步研讨MAP3K2特异调控新型肠道间质细胞MRISC中R-spondin1表白的分子机制并摸索其表观遗传的特征，研讨职员获取了分歧肠道间质细胞的ATAC-Seq数据，提醒MRISC有着与其他间质细胞十分分歧的表观调控特征（图3），并发现MRISC的焦点转录调控因子KLF2间接受MAP3K2旌旗灯号调控。后续的体外试验进一步发现了“活性氧（ROS）-MAP3K2-ERK5-KLF2”这一全新的诱导R-spondin1发生分子通路。通过同人肠道单细胞测序数据的比拟阐发，研讨职员也找到了与小鼠MRISC对应的人的MRISC细胞，并猜想其异样能够参加调控肠道炎症。

本文借MRISC的发现对以上皮微情况为靶点的炎症性肠病医治方案具备紧张的指导意义，同时新树立的间质细胞示踪模子也将极年夜匆匆进肠道微情况研讨畛域的倒退。但更为紧张的是，通过对MRISC以及其它肠道间质细胞亚群的鉴定，让咱们认识到间质细胞能够就像CD4+T淋巴细胞一样，包括诸如参加I、II、III型免疫反馈的效应T细胞、调理性T细胞以及滤泡辅助性T细胞等多个辅助性CD4+T细胞亚群，这些CD4+T细胞亚群的发现推进了T细胞畛域近四十年的深化研讨。是以，MRISC以及其它次要间质细胞亚群标志体系的树立必将极年夜推进间质细胞在免疫、神经、肿瘤、代谢、苍老等性命迷信紧张进程中功效的阐释；而人体内绝对应的间质细胞次要亚群的发现和鉴定将异样推进其在人类疾病如肠道、食品过敏等炎症诱导疾病中作用的解析。