文(wén)章梗概

近日，真迈生物(wù)用(yòng)户皮罗戈夫俄罗斯國(guó)立研究医(yī)科(kē)大學(xué)、俄罗斯心理(lǐ)健康研究中(zhōng)心以及‌俄罗斯人民(mín)友谊大學(xué)等机构在 Stem Cell Research & Therapy（JCR Q1, IF7.1）上发表了题為(wèi)“Human pancreatic islet-derived stromal cells reveal combined features of mesenchymal stromal cells and pancreatic stellate cells”的科(kē)研成果。该研究通过慢病毒转导人类端粒酶逆转录酶从捐献者的胰岛中(zhōng)分(fēn)离间充质(zhì)干细胞（hPD-MSCs），紧接着这些细胞通过免疫染色、流式细胞分(fēn)选和分(fēn)化潜能(néng)培养实验被鉴定為(wèi)成脂系和成骨系干细胞。基于GenoLab M测序平台转录组测序结果，研究团队比较了hPD-MSCs与其他(tā)间充质(zhì)细胞的基因转录组水平的变化，发现hPD-MSCs具(jù)有(yǒu)间充质(zhì)干细胞典型的特征（形态學(xué)特征和表面标记物(wù)的表达）及分(fēn)化成脂肪和成骨谱系的能(néng)力，同时也发现了區(qū)分(fēn)胰岛间充质(zhì)干细胞和其他(tā)来源间充质(zhì)干细胞的特定基因（包括胰腺功能(néng)的ISL1和神经发育相关的NPT）。

背景介绍

间充质(zhì)干细胞（MSCs）因其多(duō)能(néng)干细胞特征和免疫调节特性在再生医(yī)學(xué)中(zhōng)具(jù)有(yǒu)广泛的应用(yòng)前景。但由于MSCs分(fēn)离过程复杂以及不同供體(tǐ)特征引起的异质(zhì)性，实际应用(yòng)中(zhōng)存在一些限制。研究表明虽然所有(yǒu)MSCs都具(jù)有(yǒu)一些基本特征，但不同来源的MSCs在基因型和表型表达谱上存在差异：包括某些表面标志(zhì)物(wù)的表达、分(fēn)化能(néng)力和免疫调节特性。这些差异会影响MSCs的生理(lǐ)功能(néng)以及它们在治疗多(duō)种疾病中(zhōng)的治疗潜力。虽然间充质(zhì)基质(zhì)细胞具(jù)有(yǒu)多(duō)能(néng)分(fēn)化能(néng)力和免疫调节特性，但MSCs分(fēn)类和详细表征，特别是来自胰腺等特定组织的MSCs，仍具(jù)有(yǒu)挑战性。因此，本研究旨在通过提供人胰岛来源的间充质(zhì)干细胞（hPD-MSCs）的全面表征来解决这些挑战。

*以下為(wèi)该研究成果解读

结果概要

1、人胰岛来源的间充质(zhì)干细胞表现出典型的间充质(zhì)干细胞特征

通过流式细胞术分(fēn)析永生化（晚期传代30-35）和非永生化细胞群（早期传代2-5），研究了hPD-MSCs的表面marker基因表达情况，经典间充质(zhì)干细胞标志(zhì)物(wù)如CD90、CD106、CD105、CD44和CD73均表现出强烈的阳性表达（图1A,B）。此外，与间充质(zhì)干细胞的特征属性一致，hPD-MSCs在特定的生長(cháng)条件下表现出向谱系特异性细胞表型分(fēn)化的能(néng)力。具(jù)體(tǐ)来说，这些细胞在成脂和成骨培养基中(zhōng)培养，随后用(yòng)油红O染色表征脂肪细胞，用(yòng)茜素红S染色表征骨细胞（图1C，D）。这些发现证实了hPD-MSC具(jù)有(yǒu)间充质(zhì)干细胞的经典特征，属于间充质(zhì)干细胞的成员。

图1 间充质(zhì)干细胞标志(zhì)物(wù)在hPD-MSCs中(zhōng)的表达及其多(duō)系分(fēn)化

2、人胰岛来源的间充质(zhì)细胞与干细胞和胰腺星状细胞共享标记物(wù)

為(wèi)了进一步阐明PD-MSCs的干细胞特性，研究人员通过RT-qPCR比较常见标记物(wù)的表达水平。研究人员发现骨髓间充质(zhì)干细胞（BM-MSCs）和胰岛间充质(zhì)干细胞（PD-MSCs）中(zhōng)SOX2、OCT4和NANOG的表达水平没有(yǒu)显著差异，而脂肪组织来源的间充质(zhì)干细胞（AT-MSCs）中(zhōng)SOX2、CD44、REX1、OCT4和KLF4的表达水平显著高于BM-MSCs和PD-MSCs的细胞（图2A）。这些结果表明，PD-MSCs、AT-MSCs和BM-MSCs中(zhōng)特异性多(duō)能(néng)性相关基因的表达水平相似，同时它们也存在差异，这突显了来自不同组织起源的细胞所具(jù)有(yǒu)的不同干细胞属性。

胰腺星状细胞的一个重要标记卵磷脂视黄醇酰转移酶（LRAT）在PD-MSCs中(zhōng)表达，它是负责视黄醇酯合成的关键酶（图2B）。同时，研究人员还发现PD-MSCs中(zhōng)α-SMA、Nestin、Desmin和ECM组分(fēn)（层粘连蛋白、纤维连接蛋白、装(zhuāng)饰蛋白和胶原I）的阳性表达，而 GFAP不表达（图2C），上述结果表明胰腺来源的间充质(zhì)干细胞（PD-MSCs）与胰腺星状细胞（PSCs）存在共有(yǒu)特征。

图2 hPD-MSCs的干性表达情况以及胰腺星状细胞marker表达情况

3、多(duō)种间充质(zhì)干细胞的转录组比较

為(wèi)了进一步表征PD-MSCs，研究人员对5个原始PD-MSCs样本、3个永生化PD-MSCs、3个AT-MSCs和3个BM-MSCs样本进行了RNA-seq实验，每个样本平均5.5M reads。研究人员对原始PD-MSCs与永生化PD-MSCs组进行差异分(fēn)析，发现差异表达基因（DEG）主要富集于有(yǒu)丝分(fēn)裂的过程（例如“DNA依赖性DNA复制”，p=4.4e-08），参与细胞对外源DNA响应的基因（例如“病毒基因组复制的负向调控”，p=1.0e-07），这可(kě)能(néng)是由转导方法引起的。基于表达量主成分(fēn)分(fēn)析（PCA）的结果，研究人员发现原始和永生化细胞的相似性高于AT-MSCs和BM-MSCs（图3A）。基于已知间充质(zhì)干细胞标记物(wù)的表达水平，研究人员发现，PD-MSCs在间充质(zhì)标记物(wù)的表达谱上与AT-MSCs和BM-MSCs相似（图3B）。

此外，研究人员发现hPD-MSCs与胰脏星状细胞之间显著更高的相似性，而AT-MSCs和BM-MSCs则更类似于成纤维细胞群體(tǐ)而不是PSCs（图3C）。為(wèi)了找到表达特征性的PD-MSCs基因，研究人员比较了原始和永生化PD-MSCs与AT-MSCs和BM-MSCs的差异基因（DEGs）。其中(zhōng)26个DEGs是四个比较组共有(yǒu)的差异表达基因，分(fēn)為(wèi)5个类别（图3D），包括：1、转录因子和转录调控（FOXE1、FOXF1、HOXB-AS3、TCF21、ZNF804A）；2、酶和酶调节器（PLAT、PPP1R14、ALDH1A1、EDN1）；3、通道和其他(tā)膜蛋白（ANO1、CHRM2、COL4A5、SCN9A、SYT1）；4、参与信号转导的蛋白质(zhì)（CORIN、GPR37、IGF2BP1、KIT、NPTX1、RGS7）；5、其他(tā)或未定义功能(néng)的蛋白质(zhì)（COLEC10、C8orf34、CD163L1、LRRC2、RTN1，以及ENSG00000286190）（图3E）。研究人员通过RT-qPCR对部分(fēn)基因的表达水平（CORIN、ALDH1A1、FOXE1、ENSG00000286190、CHRM2、PPP1R14、ZNF804A、HOXB6、TCF21、NPTX1、COL4A5、SCN9A、ISL1）进行了评估，发现与转录组的结果一致。

图3 PD-MSCs的转录组分(fēn)析

结论

这项研究增强了对人类PD-MSCs的理(lǐ)解，展示了它们独特的特性和在治疗策略中(zhōng)的潜在应用(yòng)。识别特定的基因表达谱将人类PD-MSCs与其他(tā)间充质(zhì)细胞區(qū)分(fēn)开来，并為(wèi)研究它们在胰腺功能(néng)和神经发育中(zhōng)的作(zuò)用(yòng)开辟新(xīn)途径。

参考文(wén)献

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.