EMBO J︱田爱国团队揭示在果蝇中肠里通过病原性细菌的伤害诱导成肠细胞分裂来产生干细胞的新机制
撰文︱田爱国
责编︱方以一，王思珍
编辑︱方以一
结直肠癌（CRC）是消化系统常见恶性肿瘤之一， 也是全球成人癌症死亡的第二大原因[1]。肠干细胞的异常分裂和分化是结直肠癌分子发病机制之一。而肠道干细胞（ISCs）的保持是通过自我更新来维持[2-7]，另外也可以通过成熟细胞的脱分化而形成，比如哺乳动物的肠道急性损伤导致肠道干细胞缺失时，肠道干细胞的后代细胞可以去分化以产生肠道干细胞[8-13]。然而，肠道干细胞的后代细胞是否可以以及如何在生理条件下产生肠道干细胞仍然未知。
2022年8月11日，杜兰大学的田爱国研究团队在国际权威杂志《The EMBO Journal》上发表标题为 “Damage-induced regeneration of the intestinal stem cell pool through enteroblast mitosis in the Drosophila midgut” 的研究论文，揭示了调控果蝇肠干细胞再生的一种新机制。对这种新机制的深入了解可以帮助我们了解人类肠癌的发生机制以及帮助我们开发针对肠癌的新型药物和疗法。
该研究通过对有丝分裂周期的标记（phospho-Ser10-Histone H3, PH3）的分析，发现果蝇的肠道在感染病原菌后会诱导肠道干细胞的后代细胞成肠细胞 (enteroblasts) 进入有丝分裂周期。成肠细胞在正常的情况下已经失去了有丝分裂的能力，只能通过核内复制(endoreplication)发育分化成为吸收型细胞（enterocytes）。 在机制上，作者发现果蝇的肠道在感染病原菌后，成肠细胞内的表皮生长因子受体 (EGFR)-Ras 信号通路被激活，激活后的表皮生长因子受体信号通路驱动成肠细胞自主进入有丝分裂（图1）。值得注意的是，他们的研究发现分裂中的成肠细胞没有获得肠道干细胞的特性。
图1 成肠细胞自主进入有丝分裂
（图源：Tian et al., The EMBO J, 2022）
接下来，作者通过对成肠细胞的有丝分裂产生的后代进行谱系追踪，发现其后代细胞中包括肠道干细胞样的细胞。而且这些肠道干细胞样的细胞可以分裂和分化成为成熟的分泌型后代细胞和吸收型后代细胞，这也表明来自于成肠细胞的肠道干细胞样的细胞是具有多能性（图2）。
成熟的细胞可以通过去分化让这些成熟的细胞获得干细胞的特性形成干细胞。但是这里的成肠细胞即使进入到有丝分裂周期也没有获得干细胞的特性，表明这种形成干细胞的机制和以前发现的机制不同。为了进一步研究这些肠道干细胞样的细胞如何从成肠细胞中产生，作者利用双色的谱系追踪分析方法发现成肠细胞经过有丝分裂后可以产生两个肠道干细胞样的细胞（图2）。
图2 成肠细胞分裂产生干细胞
（图源：Tian et al., The EMBO J, 2022）
原文链接：https://www.embopress.org/doi/full/10.15252/embj.2022110834
杜兰大学的田爱国助理教授是该论文的通讯作者和第一作者。杜兰大学的邓武民教授和西南医学中心的蒋进教授对研究给予了支持。该研究得到了NIH、杜兰大学和医学院，Carol Lavin Bernick Faculty 基金的支持。
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参考文献（上下滑动阅读）
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本文完