引言
机体组织内存在干细胞以实现组织稳态和损伤修复。在成年人中,组织内每天因磨损而损失的500-700亿个细胞通过谱系限制的驻留性干细胞得到补充【1】。正常情况下,驻留性干细胞定居在组织独特的生态位中,通过复杂的微环境维持自我更新和向特定细胞的定向分化。研究发现,组织结构损伤会破坏这种干细胞的局部微环境,导致稳态失衡。在这个过程中,干细胞会发生一种名为谱系可塑性(lineage plasticity)的改变,并向组织损伤部位迁移,增殖分化为其他谱系细胞【2】。谱系可塑性是一种典型的损伤诱导应激反应,赋予干细胞命运选择的灵活性,其特征是同时表达新谱系和旧谱系细胞的经典转录因子【2】。损伤组织修复完毕后,干细胞会退出可塑性状态,重新定居于生态位中重塑稳态。这种退出过程一旦发生紊乱会导致慢性损伤状态或癌变(Science | 前列腺癌谱系可塑性依赖于JAK/STAT炎症信号通路)。然而,谱系可塑性状态如何退出目前仍然不清楚。
干细胞谱系可塑性研究多在皮肤损伤、移植和肿瘤等领域。作为一个较为理想模型,皮肤内存在两种成体干细胞,位于毛囊突起的毛囊干细胞(hair follicle stem cells,HFSCs)和表皮基底层的表皮干细胞(epidermal stem cells,EpSCs)【3, 4】。在不同损伤深度下,不同程度的HFSCs和EpSCs会迁移出生态位,进入谱系可塑性状态,修复损伤组织。皮肤干细胞谱系可塑性的典型特征是同时表达HFSCs的转录因子Sox9和EpSCs的转录因子Klf5【3】。有意思的是,离体分离的HFSCs在富血清和营养因子培养下,会模拟类似的谱系可塑性状态,表现为Sox9和Klf5的共表达,以及广泛的谱系可塑性相关染色质重塑【5】。这种现象背后的影响因素和机制仍不清楚。
近来,美国洛克菲勒大学霍华德休斯医学研究所的Elaine Fuchs研究团队在Science杂志在线发表题为Vitamin A resolves lineage plasticity to orchestrate stem cell lineage choices的研究文章。该研究以小鼠皮肤损伤为模型,发现未退出谱系可塑性的皮肤干细胞不能有效促进毛发再生和皮肤修复,并首次鉴定维生素A作为毛囊干细胞生态位的关键活性物质调节毛囊干细胞的谱系选择。


模式图(Credit: Science)
参考文献
1. Yejing, Ge., Elaine, Fuchs.(2018). Stretching the limits: from homeostasis to stem cell plasticity in wound healing and cancer. Nat Rev Genet, 19(5), 0. doi:10.1038/nrg.2018.92. Yejing, Ge., Nicholas C, Gomez., Rene C, Adam., Maria, Nikolova., Hanseul, Yang., Akanksha, Verma., Catherine Pei-Ju, Lu., Lisa, Polak., Shaopeng, Yuan., Olivier, Elemento., Elaine, Fuchs.(2017). Stem Cell Lineage Infidelity Drives Wound Repair and Cancer. Cell, 169(4), 0. doi:10.1016/j.cell.2017.03.0423. Cedric, Blanpain., William E, Lowry., Andrea, Geoghegan., Lisa, Polak., Elaine, Fuchs.(2004). Self-renewal, multipotency, and the existence of two cell populations within an epithelial stem cell niche. Cell, 118(5), 0. doi:10.1016/j.cell.2004.08.0124. Kevin Andrew Uy, Gonzales., Lisa, Polak., Irina, Matos., Matthew T, Tierney., Anita, Gola., Ellen, Wong., Nicole R, Infarinato., Maria, Nikolova., Shijing, Luo., Siqi, Liu., Jesse S S, Novak., Kenneth, Lay., Hilda Amalia, Pasolli., Elaine, Fuchs.(2021). Stem cells expand potency and alter tissue fitness by accumulating diverse epigenetic memories. Science, 374(6571), 0. doi:10.1126/science.abh24445. V R, Iyer., M B, Eisen., D T, Ross., G, Schuler., T, Moore., J C, Lee., J M, Trent., L M, Staudt., J Jr, Hudson., M S, Boguski., D, Lashkari., D, Shalon., D, Botstein., P O, Brown.(1999). The transcriptional program in the response of human fibroblasts to serum. Science, 283(5398), 0. doi:10.1126/science.283.5398.83https://doi.org/10.1126/science.adi7342责编|探索君
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文章来源|“BioArt”
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