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、俄羅斯心理健康研究中心以及?俄羅斯人民友誼大學等機構在 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導人類端粒酶逆轉錄酶從捐獻者的胰島中分離間充質干細胞（hPD-MSCs），緊接著這些細胞通過免疫染色、流式細胞分選和分化潛能培養(yǎng)實驗被鑒定為成脂系和成骨系干細胞。基于GenoLab M測序平臺轉錄組測序結果，研究團隊比較了hPD-MSCs與其他間充質細胞的基因轉錄組水平的變化，發(fā)現(xiàn)hPD-MSCs具有間充質干細胞典型的特征（形態(tài)學特征和表面標記物的表達）及分化成脂肪和成骨譜系的能力，同時也發(fā)現(xiàn)了區(qū)分胰島間充質干細胞和其他來源間充質干細胞的特定基因（包括胰腺功能的ISL1和神經(jīng)發(fā)育相關的NPT）。

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背景介紹

間充質干細胞（MSCs）因其多能干細胞特征和免疫調節(jié)特性在再生醫(yī)學中具有廣泛的應用前景。但由于MSCs分離過程復雜以及不同供體特征引起的異質性，實際應用中存在一些限制。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譜上存在差異：包括某些表面標志物的表達、分化能力和免疫調節(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。雖然間充質基質細胞具有多能分化能力和免疫調節(jié)特性，但MSCs分類和詳細表征，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干細胞（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

結果概要

1、人胰島來源的間充質干細胞表現(xiàn)出典型的間充質干細胞特征

通過流式細胞術分析永生化（晚期傳代30-35）和非永生化細胞群（早期傳代2-5），研究了hPD-MSCs的表面marker基因表達情況，經(jīng)典間充質干細胞標志物如CD90、CD106、CD105、CD44和CD73均表現(xiàn)出強烈的陽性表達（圖1A,B）。此外，與間充質干細胞的特征屬性一致，hPD-MSCs在特定的生長條件下表現(xiàn)出向譜系特異性細胞表型分化的能力。具體來說，這些細胞在成脂和成骨培養(yǎng)基中培養(yǎng)，隨后用油紅O染色表征脂肪細胞，用茜素紅S染色表征骨細胞（圖1C，D）。這些發(fā)現(xiàn)證實了hPD-MSC具有間充質干細胞的經(jīng)典特征，屬于間充質干細胞的成員。

圖1 間充質干細胞標志物在hPD-MSCs中的表達及其多系分化

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2、人胰島來源的間充質細胞與干細胞和胰腺星狀細胞共享標記物

為了進一步闡明PD-MSCs的干細胞特性，研究人員通過RT-qPCR比較常見標記物的表達水平。研究人員發(fā)現(xiàn)骨髓間充質干細胞（BM-MSCs）和胰島間充質干細胞（PD-MSCs）中SOX2、OCT4和NANOG的表達水平?jīng)]有顯著差異，而脂肪組織來源的間充質干細胞（AT-MSCs）中SOX2、CD44、REX1、OCT4和KLF4的表達水平顯著高于BM-MSCs和PD-MSCs的細胞（圖2A）。這些結果表明，PD-MSCs、AT-MSCs和BM-MSCs中特異性多能性相關基因的表達水平相似，同時它們也存在差異，這突顯了來自不同組織起源的細胞所具有的不同干細胞屬性。

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胰腺星狀細胞的一個重要標記卵磷脂視黃醇酰轉移酶（LRAT）在PD-MSCs中表達，它是負責視黃醇酯合成的關鍵酶（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，而?GFAP不表達（圖2C），上述結果表明胰腺來源的間充質干細胞（PD-MSCs）與胰腺星狀細胞（PSCs）存在共有特征。

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圖2 hPD-MSCs的干性表達情況以及胰腺星狀細胞marker表達情況

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3、多種間充質干細胞的轉錄組比較

為了進一步表征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樣本進行了RNA-seq實驗，每個樣本平均5.5M reads。研究人員對原始PD-MSCs與永生化PD-MSCs組進行差異分析，發(fā)現(xiàn)差異表達基因（DEG）主要富集于有絲分裂的過程（例如“DNA依賴性DNA復制”，p=4.4e-08），參與細胞對外源DNA響應的基因（例如“病毒基因組復制的負向調控”，p=1.0e-07），這可能是由轉導方法引起的。基于表達量主成分分析（PCA）的結果，研究人員發(fā)現(xiàn)原始和永生化細胞的相似性高于AT-MSCs和BM-MSCs（圖3A）?；谝阎g充質干細胞標記物的表達水平，研究人員發(fā)現(xiàn)，PD-MSCs在間充質標記物的表達譜上與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胞群體而不是PSCs（圖3C）。為了找到表達特征性的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基因，分為5個類別（圖3D），包括：1、轉錄因子和轉錄調控（FOXE1、FOXF1、HOXB-AS3、TCF21、ZNF804A）；2、酶和酶調節(jié)器（PLAT、PPP1R14、ALDH1A1、EDN1）；3、通道和其他膜蛋白（ANO1、CHRM2、COL4A5、SCN9A、SYT1）；4、參與信號轉導的蛋白質（CORIN、GPR37、IGF2BP1、KIT、NPTX1、RGS7）；5、其他或未定義功能的蛋白質（COLEC10、C8orf34、CD163L1、LRRC2、RTN1，以及ENSG00000286190）（圖3E）。研究人員通過RT-qPCR對部分基因的表達水平（CORIN、ALDH1A1、FOXE1、ENSG00000286190、CHRM2、PPP1R14、ZNF804A、HOXB6、TCF21、NPTX1、COL4A5、SCN9A、ISL1）進行了評估，發(fā)現(xiàn)與轉錄組的結果一致。

圖3 PD-MSCs的轉錄組分析

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結論

這項研究增強了對人類PD-MSCs的理解，展示了它們獨特的特性和在治療策略中的潛在應用。識別特定的基因表達譜將人類PD-MSCs與其他間充質細胞區(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

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.