肠道峡部祖细胞有助于肠道损伤后的细胞更替和再生

　　目前公认的肠上皮细胞组织模型认为，Lgr5+隐窝基底柱状细胞(CBC)被视为唯一的肠道干细胞(ISC)区室。然而，先前的研究显示 Lgr5+细胞对肠道再生并非必需，这导致了两种主要假设的产生：一是存在静止的储备 ISC，二是分化细胞的可塑性(即已经分化的细胞仍具有干细胞特性)。为了探究这些可能性，研究者将高通量单细胞分析方法与谱系追踪相结合，对肠道隐窝上皮细胞进行分析研究，提供了另一种肠上皮细胞组织模型，表明干性潜能并不局限于 CBC 细胞，储备 ISC 和分化细胞的可塑性都不是肠再生的驱动力。

　　2024 年 6 月 6 日，哥伦比亚大学 Timothy C. Wang 课题组联合 Andrea Califano 课题组在Cell杂志上发表了研究，深入探讨了肠道上皮细胞的组织结构，特别是肠道隐窝区域的干细胞特性，并通过高通量单细胞分析和体内谱系追踪技术，挑战了以往关于 ISC 的传统观点，提出了肠道峡部祖细胞有助于肠道损伤后的细胞更替和再生的新理论。

　　图 1: 相关研究(图源: Cell)

　　研究者首先使用绒毛细胞特异性抗体(B6A6)实现了隐窝上皮细胞的高度富集，然后通过单细胞染色质转座酶可及性的高通量测序(scATAC-seq)和单细胞转录组测序(scRNA-seq)，不仅识别了肠道干细胞和祖细胞，还揭示了肠道亚群的谱系特异性，包括吸收性细胞和分泌性细胞的不同亚群。随后，通过 VIPER 算法和 CytoTRACE 分析，为肠隐窝上皮细胞提供了无偏表征并识别了与肠道细胞潜能显著相关的调控因子。

　　接下来，研究者采用多种基因小鼠模型，结合 CreERT2 谱系追踪实验，以及 scRNA-seq 技术，对肠道隐窝上皮细胞及其干性潜能进行了深入分析。研究发现，Lgr5 的表达并不局限于肠道干细胞和祖细胞，也扩展到了分化的分泌性细胞亚群，包括簇状细胞。其干性潜能也不仅限于 Lgr5+细胞，还包括肠道上部隐窝的峡部区域，且峡部细胞可作为 ISC 的区室，在肠道稳态过程中促进细胞更替。而后，研究者通过白喉毒素(DT)消融实验后发现，在 Lgr5 表达细胞丢失后，峡部 Lgr5neg 细胞具有充当 ISC 并支持组织更新的能力。

　　最后，为了确定具有再生潜能的肠道细胞的身份，研究者使用 scRNA-seq 分析研究了暴露于高剂量全身辐射(WBI)后的隐窝上皮细胞组成。结果显示，尽管 Lgr5+细胞和增殖祖细胞大量减少，但仍有一小部分存活的细胞表现出高水平的细胞潜能和增殖标记。最终通过 Ki67 染色和谱系追踪分析，证实了是存活的峡部细胞积极参与了肠道再生。

　　图 2: 图文摘要(图源: Cell)

　　综上所述，研究者提供了肠道隐窝上皮细胞组织的新视角，即峡部细胞具有功能性干细胞特性，并在肠道稳态和再生过程中参与细胞更新。这项研究不仅挑战了现有的关于肠道干细胞的传统理论，也为理解肠道疾病的发病机制和开发新的治疗策略提供了重要的基础。

　　参考文献

　　Malagola et al., Isthmus progenitor cells contribute to homeostatic cellular turnover and support regeneration following intestinal injury, Cell(2024)