体内谱系示踪技术证明肝再生过程中多倍体肝细胞的广泛增殖

撰文│刘   薇  何志颖 

编辑│陈圆圆  郑天慧

审校│汤红明 

【据《Cell Stem Cell》2020年1月报道】题：体内谱系示踪技术证明肝再生过程中多倍体肝细胞的广泛增殖（作者Markus Grompe等）

哺乳动物体细胞的核内通常含有两套染色体构成的二倍体基因组。然而，在肝脏、骨骼肌、心肌和骨髓等组织中，具有含两套以上染色体的多倍体细胞。在个体生长的生理或病理发展过程中，都会产生细胞多倍体化现象。肝细胞是肝脏的主要实质细胞，是最常见的多倍性细胞类型之一。人肝细胞的多倍体比例超过50%，小鼠肝细胞的多倍体比例超过90%。学术界对多倍体肝细胞的功能多有猜测，但至今尚无定论。

对于多倍体在肝再生这一独特的组织再生功能中发挥的作用，不同研究团队具有截然相反的结论。例如，Andrew W. Duncan团队证明，多倍体肝细胞与二倍体肝细胞相比不具有增殖优势，无论是进入细胞周期的速度还是增殖速度，二倍体肝细胞远远高于多倍体肝细胞。而Hao Zhu团队则持相反意见，认为在慢性肝损伤中，多倍体肝细胞可以独立完成再生过程，而二倍体在肝再生中不发挥主要作用。

为了评估多倍体肝细胞及其对器官再生的贡献，Markus Grompe建立了一个用多色荧光报告小鼠标记多倍体细胞的小鼠模型。利用这一模型，可以在不同类型的慢性损伤肝脏模型中实时追踪肝细胞的倍体变化情况。研究发现，多倍体肝细胞不仅能通过多个细胞分裂周期进行增殖，而且还可以产生具有广泛增殖潜能的倍体减少的细胞。这些倍体减少的细胞在再生过程中经历了再次多倍体化。这表明多倍体肝细胞在肝损伤后肝再生过程中发生了动态的倍体改变。同时，没有发现肝干细胞/祖细胞是二倍体细胞的证据。

作者使用的Rosa-Confetti multicolor报告小鼠具有一个带着FLOXP位点的终止密码子盒的等位基因，终止密码子盒后面跟着4个不同颜色的荧光报告基因编码序列，每两个荧光序列一组，每组上下游各具有一个FLOXP位点。当和cre小鼠交配后，每个Rosa-Confetti等位基因中只有一对FLOXP位点会被切割，随机表达一个荧光蛋白，其余的FLOXP位点则保留。在这一体系中，杂合子二倍体细胞只能表达一个颜色的荧光基因，而多倍体细胞因为具有超过一个多色报告基因等位基因，可以通过共同表达多种颜色来标记。

通过流式细胞术分离单色的二倍体肝细胞和多色的多倍体肝细胞后，将多倍体肝细胞移植到肝损伤模型的小鼠中，并在移植3~4 个月后进行了观测。在再生的肝脏中，检测到大量由多色细胞组成的大的单细胞来源克隆（200+个细胞），这表明多倍体肝细胞在保留多倍体的同时经历了多个细胞分裂周期。更重要的是，多色克隆群经常围绕着单色克隆细胞群。这些来自纯双色群体的单色卫星克隆群表明，移植的多倍体肝细胞在增殖过程中发生了倍体减少，形成了二倍体肝细胞。将单色卫星克隆群细胞分离后，进行二次移植同时对移植细胞进行重复标记。研究发现，大多数来源于供体二倍体的肝细胞在再次再殖过程中发生了再次多倍体化。这一结果暗示了即使存在竞争性二倍体供体的情况下，重新多倍体化的肝细胞也具有丰富的增殖潜力。

这些发现揭示了肝损伤状态下，多倍体肝细胞处于一种动态平衡。多倍体肝细胞可以增殖，且在增殖过程中，会出现部分倍体减少的肝细胞（二倍体）。而这些倍性减少的肝细胞在增殖过程中经历了再次多倍体化，而再次多倍体化的肝细胞也与二倍体肝细胞一起促进了肝脏的再生。这一现象在多种肝损伤模型均被观察到，尽管在不同的模型中多倍体肝细胞增殖的特性略有差异。

（同济大学附属东方医院 刘薇 何志颖报道）

（本文来源于《医学参考报》干细胞与再生医学频道2020-02期第4版文章，ID：yxckbsc2020040402。图片来源于网络，如有侵权，请联系删除。）

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