文章梗概
近日，真邁生物用戶皮羅戈夫俄羅斯國立研究醫(yī)科大學(xué)、俄羅斯心理健康研究中心以及?俄羅斯人民友誼大學(xué)等機(jī)構(gòu)在 Stem Cell Research & Therapy（JCR Q1, IF7.1）上發(fā)表了題為“Human pancreatic islet-derived stromal cells reveal combined features of mesenchymal stromal cells and pancreatic stellate cells”的科研成果。該研究通過慢病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)人類端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶從捐獻(xiàn)者的胰島中分離間充質(zhì)干細(xì)胞（hPD-MSCs），緊接著這些細(xì)胞通過免疫染色、流式細(xì)胞分選和分化潛能培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)被鑒定為成脂系和成骨系干細(xì)胞。基于GenoLab M測序平臺轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果，研究團(tuán)隊比較了hPD-MSCs與其他間充質(zhì)細(xì)胞的基因轉(zhuǎn)錄組水平的變化，發(fā)現(xiàn)hPD-MSCs具有間充質(zhì)干細(xì)胞典型的特征（形態(tài)學(xué)特征和表面標(biāo)記物的表達(dá)）及分化成脂肪和成骨譜系的能力，同時也發(fā)現(xiàn)了區(qū)分胰島間充質(zhì)干細(xì)胞和其他來源間充質(zhì)干細(xì)胞的特定基因（包括胰腺功能的ISL1和神經(jīng)發(fā)育相關(guān)的NPT）。
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背景介紹
間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）因其多能干細(xì)胞特征和免疫調(diào)節(jié)特性在再生醫(yī)學(xué)中具有廣泛的應(yīng)用前景。但由于MSCs分離過程復(fù)雜以及不同供體特征引起的異質(zhì)性，實(shí)際應(yīng)用中存在一些限制。研究表明雖然所有MSCs都具有一些基本特征，但不同來源的MSCs在基因型和表型表達(dá)譜上存在差異：包括某些表面標(biāo)志物的表達(dá)、分化能力和免疫調(diào)節(jié)特性。這些差異會影響MSCs的生理功能以及它們在治療多種疾病中的治療潛力。雖然間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞具有多能分化能力和免疫調(diào)節(jié)特性，但MSCs分類和詳細(xì)表征，特別是來自胰腺等特定組織的MSCs，仍具有挑戰(zhàn)性。因此，本研究旨在通過提供人胰島來源的間充質(zhì)干細(xì)胞（hPD-MSCs）的全面表征來解決這些挑戰(zhàn)。
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*以下為該研究成果解讀
結(jié)果概要
1、人胰島來源的間充質(zhì)干細(xì)胞表現(xiàn)出典型的間充質(zhì)干細(xì)胞特征
通過流式細(xì)胞術(shù)分析永生化（晚期傳代30-35）和非永生化細(xì)胞群（早期傳代2-5），研究了hPD-MSCs的表面marker基因表達(dá)情況，經(jīng)典間充質(zhì)干細(xì)胞標(biāo)志物如CD90、CD106、CD105、CD44和CD73均表現(xiàn)出強(qiáng)烈的陽性表達(dá)（圖1A,B）。此外，與間充質(zhì)干細(xì)胞的特征屬性一致，hPD-MSCs在特定的生長條件下表現(xiàn)出向譜系特異性細(xì)胞表型分化的能力。具體來說，這些細(xì)胞在成脂和成骨培養(yǎng)基中培養(yǎng)，隨后用油紅O染色表征脂肪細(xì)胞，用茜素紅S染色表征骨細(xì)胞（圖1C，D）。這些發(fā)現(xiàn)證實(shí)了hPD-MSC具有間充質(zhì)干細(xì)胞的經(jīng)典特征，屬于間充質(zhì)干細(xì)胞的成員。
圖1 間充質(zhì)干細(xì)胞標(biāo)志物在hPD-MSCs中的表達(dá)及其多系分化
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2、人胰島來源的間充質(zhì)細(xì)胞與干細(xì)胞和胰腺星狀細(xì)胞共享標(biāo)記物
為了進(jìn)一步闡明PD-MSCs的干細(xì)胞特性，研究人員通過RT-qPCR比較常見標(biāo)記物的表達(dá)水平。研究人員發(fā)現(xiàn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BM-MSCs）和胰島間充質(zhì)干細(xì)胞（PD-MSCs）中SOX2、OCT4和NANOG的表達(dá)水平?jīng)]有顯著差異，而脂肪組織來源的間充質(zhì)干細(xì)胞（AT-MSCs）中SOX2、CD44、REX1、OCT4和KLF4的表達(dá)水平顯著高于BM-MSCs和PD-MSCs的細(xì)胞（圖2A）。這些結(jié)果表明，PD-MSCs、AT-MSCs和BM-MSCs中特異性多能性相關(guān)基因的表達(dá)水平相似，同時它們也存在差異，這突顯了來自不同組織起源的細(xì)胞所具有的不同干細(xì)胞屬性。
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胰腺星狀細(xì)胞的一個重要標(biāo)記卵磷脂視黃醇酰轉(zhuǎn)移酶（LRAT）在PD-MSCs中表達(dá)，它是負(fù)責(zé)視黃醇酯合成的關(guān)鍵酶（圖2B）。同時，研究人員還發(fā)現(xiàn)PD-MSCs中α-SMA、Nestin、Desmin和ECM組分（層粘連蛋白、纖維連接蛋白、裝飾蛋白和膠原I）的陽性表達(dá)，而?GFAP不表達(dá)（圖2C），上述結(jié)果表明胰腺來源的間充質(zhì)干細(xì)胞（PD-MSCs）與胰腺星狀細(xì)胞（PSCs）存在共有特征。
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圖2 hPD-MSCs的干性表達(dá)情況以及胰腺星狀細(xì)胞marker表達(dá)情況
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3、多種間充質(zhì)干細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組比較
為了進(jìn)一步表征PD-MSCs，研究人員對5個原始PD-MSCs樣本、3個永生化PD-MSCs、3個AT-MSCs和3個BM-MSCs樣本進(jìn)行了RNA-seq實(shí)驗(yàn)，每個樣本平均5.5M reads。研究人員對原始PD-MSCs與永生化PD-MSCs組進(jìn)行差異分析，發(fā)現(xiàn)差異表達(dá)基因（DEG）主要富集于有絲分裂的過程（例如“DNA依賴性DNA復(fù)制”，p=4.4e-08），參與細(xì)胞對外源DNA響應(yīng)的基因（例如“病毒基因組復(fù)制的負(fù)向調(diào)控”，p=1.0e-07），這可能是由轉(zhuǎn)導(dǎo)方法引起的?；诒磉_(dá)量主成分分析（PCA）的結(jié)果，研究人員發(fā)現(xiàn)原始和永生化細(xì)胞的相似性高于AT-MSCs和BM-MSCs（圖3A）。基于已知間充質(zhì)干細(xì)胞標(biāo)記物的表達(dá)水平，研究人員發(fā)現(xiàn)，PD-MSCs在間充質(zhì)標(biāo)記物的表達(dá)譜上與AT-MSCs和BM-MSCs相似（圖3B）。
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此外，研究人員發(fā)現(xiàn)hPD-MSCs與胰臟星狀細(xì)胞之間顯著更高的相似性，而AT-MSCs和BM-MSCs則更類似于成纖維細(xì)胞群體而不是PSCs（圖3C）。為了找到表達(dá)特征性的PD-MSCs基因，研究人員比較了原始和永生化PD-MSCs與AT-MSCs和BM-MSCs的差異基因（DEGs）。其中26個DEGs是四個比較組共有的差異表達(dá)基因，分為5個類別（圖3D），包括：1、轉(zhuǎn)錄因子和轉(zhuǎn)錄調(diào)控（FOXE1、FOXF1、HOXB-AS3、TCF21、ZNF804A）；2、酶和酶調(diào)節(jié)器（PLAT、PPP1R14、ALDH1A1、EDN1）；3、通道和其他膜蛋白（ANO1、CHRM2、COL4A5、SCN9A、SYT1）；4、參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的蛋白質(zhì)（CORIN、GPR37、IGF2BP1、KIT、NPTX1、RGS7）；5、其他或未定義功能的蛋白質(zhì)（COLEC10、C8orf34、CD163L1、LRRC2、RTN1，以及ENSG00000286190）（圖3E）。研究人員通過RT-qPCR對部分基因的表達(dá)水平（CORIN、ALDH1A1、FOXE1、ENSG00000286190、CHRM2、PPP1R14、ZNF804A、HOXB6、TCF21、NPTX1、COL4A5、SCN9A、ISL1）進(jìn)行了評估，發(fā)現(xiàn)與轉(zhuǎn)錄組的結(jié)果一致。
圖3 PD-MSCs的轉(zhuǎn)錄組分析
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結(jié)論
這項(xiàng)研究增強(qiáng)了對人類PD-MSCs的理解，展示了它們獨(dú)特的特性和在治療策略中的潛在應(yīng)用。識別特定的基因表達(dá)譜將人類PD-MSCs與其他間充質(zhì)細(xì)胞區(qū)分開來，并為研究它們在胰腺功能和神經(jīng)發(fā)育中的作用開辟新途徑。
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參考文獻(xiàn)
Ebrahim, Nour, et al. "Human pancreatic islet-derived stromal cells reveal combined features of mesenchymal stromal cells and pancreatic stellate cells." Stem Cell Research & Therapy 15.1 (2024): 351.