PNAS：科学家识别出能帮助确定胃组织干细胞特性的三个关键基因！

2021年2月13日 讯 /生物谷BIOON/ --近日，一篇发表在国际杂志Proceedings of the National Academy of Sciences上的研究报告中，来自日本金泽大学等机构的科学家们通过研究识别出了三个关键基因，其或能帮助确定胃组织干细胞的特性（干性，stemness）。人体大约由60万亿个细胞组成，这些细胞每天都在更新来维持机体组织的稳态，尤其是消化道内的细胞能在几周内完成更新，这要归功于每个组织中干细胞的快速增殖，其在支持细胞功能方面发挥着非常重要的角色。

组织干细胞在诸如组织发生等多种现象中扮演着关键角色，当其分裂时其能通过产生分化的细胞来从损伤中恢复过来。组织干细胞能通过产生相同的细胞（自我更新）或通过分化为其它类型的细胞来做到这一点。这项研究中，研究人员通过研究发现了能表达Lgr5基因的胃组织干细胞的存在，Lgr5能作为胃组织中胃腺基底部组织干细胞的标志物，其干细胞特性能被Wnt信号通路所抑制。然而，由于进一步在体内进行证实存在一定的技术难度，科学家们并不清楚Wnt信号调节的组织干细胞相关的分子机制。

图片来源：Kanazawa University

文章中，研究人员利用在小鼠机体中建立的类器官进行研究，调查了胃组织干细胞中Wnt信号依赖性的增殖和自我更新调节的胞内分子机制，这或许就能对Lgr5+胃组织干细胞进行可视化研究；此外，利用基因组尺度的CRISPR敲除技术（GeCKO）进行筛选，研究人员就能阐明胃组织干细胞中调节Wnt信号依赖性的分子机制；他们发现，Alk， Bclaf3和Prkra三个基因的功能缺失或会诱导类器官出现Wnt独立性的增殖过程，因为这些基因在小鼠胃组织的分化细胞中表达而并不在干细胞中表达，于是研究者推测，这些基因或能负向调节组织细胞的干细胞特性；深入研究后，研究人员发现，Alk能通过磷酸化修饰Gsk3β来抑制Wnt信号通路，Gsk3β是Wnt信号通路中的一种调节因子；此外，Bclaf3和Prkra还能通过抑制上皮细胞白介素11和13来调节Reg家族基因的表达，后者对于胃组织干细胞的增殖非常必要，基于这些研究结果，研究者指出，Alk， Bclaf3和Prkra或能作为确定胃组织干细胞特性的关键基因。

当前研究结果阐明了调节组织干细胞自我更新和分化的此前未知的机制，组织干细胞在组织内平衡和损伤后修复过程中扮演着关键角色；类似的分子机制或许还存在于其它组织干细胞中，并能在其中发挥作用，由于Wnt信号在多种干细胞中会被广泛激活，这与其发育阶段无关。如果能在其它组织中验证上述调节机制对于干细胞自我更新和分化的调节，那么这或许不仅能够治疗消化道组织损伤，还能够帮助治疗肝脏、肾脏和胰腺组织损伤；本文研究结果或会为干细胞研究提供新的见解和技术途径，未来有望促进再生医学和癌症疗法的创新性研究。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Kazuhiro Murakami, Yumi Terakado, Kikue Saito, et al. A genome-scale CRISPR screen reveals factors regulating Wnt-dependent renewal of mouse gastric epithelial cells, Proceedings of the National Academy of Sciences (2021). DOI: 10.1073/pnas.2016806118