VEGF-FGF信号是激活肝干细胞的分子开关

2024年6月17日，海军军医大学胡以平教授团队与同济大学李思光教授共通讯（中国科学院动物研究所、北京干细胞与再生医学研究院韩春生为论文其他作者）在Advanced Science期刊发布题为“VEGF-FGF Signaling Activates Quiescent CD63+ Liver Stem Cells to Proliferate and Differentiate”的研究论文，报道他们成功地识别鉴定了肝脏内静息态肝干细胞的存在，为肝脏结构和功能的稳态维持，以及其损伤修复相关生物医学问题的研究，奠定了新的基础。

为回答在肝脏中到底哪种细胞是真正的肝干细胞、它们在活体肝脏组织中的空间定位在哪里，以及它们在肝脏损伤修复中具有什么作用等基本生物学问题，该研究团队首先采用Krt19CreERT谱系示踪技术和肝脏单细胞转录组分析技术，发现胆管细胞可以分为三个亚群，其中一个亚群具有典型的干细胞特征。进而，采用拟时序分析方法，对其亚群与肝脏中的其他各种实质细胞类型的相关性进行了整合分析，发现了该亚群具有向成熟肝细胞和成熟胆管细胞分化的分化路径。而且，还采用差异基因表达分析方法，发现了其亚群可以特异性地表达表面标志物CD63。进而，采用多种相应的实验技术，从不同角度验证了CD63+细胞就是肝脏中真正的肝干细胞。而且，还明确了CD63+的肝干细胞在正常生理状态下的肝脏组织中的干细胞巢，即CoH和胆周腺（peribiliary glands，PBG）区域。为了进一步明确CD63+肝干细胞的基本生物学特性，研究人员利用流式细胞分选术从肝脏组织中将CD63+细胞分离出来，进行了相应的体外研究，证明了该群细胞具有很强的增殖特性，并在特定的条件下可以高效地分化为具有功能的肝细胞和胆管细胞。进一步，通过体内移植实验，发现这种细胞可定植于损伤肝脏，参与肝脏小叶和胆管结构形成。在此基础上，该团队构建了可以示踪CD63+肝干细胞分化命运的遗传示踪体系：CD63CreERT2; Rosa26-TdTomato小鼠，进一步验证了存在于肝脏中的CD63+细胞就是肝干细胞。

为了明确在于肝脏中的CD63+肝干细胞存在的状态，该团队对CD63-lineage细胞进行了单细胞转录组测序分析，发现CD63+肝干细胞可以分为静息状态和活化状态。进而发现，活化的肝干细胞表达另一个表面标志物Ncam。而且发现，VEGF和FGF信号通路在增殖型肝干细胞中高度富集。随即，该团队采用EdU摄入实验，发现在活体肝脏中的CD63+CD56+细胞具有更强的增殖能力。进而，通过肝脏组织原位染色与细胞免疫荧光染色，发现静息状态的CD63+CD56-细胞表达VEGF和FGF信号通路的关键受体VEGFR2和FGFR1。为了进一步验证VEGF和FGF信号对肝干细胞命运调控的作用，该团队进行了干预和挽救实验。首先证明了在体内和体外同时使用蛋白因子VEGF-A和bFGF，可以有效地刺激静息干细胞进入活化状态。随后，通过腺相关病毒干预受体VEGFR2和FGFR1的表达，发现被抑制后的肝干细胞就不能被激活。随后，分别在体外/体内通过添加蛋白因子、小分子抑制剂，以及中和抗体等多种方式，明确了在同时激活VEGF-FGF信号条件下，可激活处于静息状态的肝干细胞进入增殖和分化程序，进而参与肝脏损伤的修复。

综上，该研究揭示了肝脏干细胞具有静息和活化的状态，发现了VEGF-FGF信号是激活肝干细胞的分子开关，得到了通过微环境的改变可以有效地调控肝干细胞命运的证据，为慢性肝脏疾病治疗的研究提供了新的思路，也为肝脏原位损伤修复研究领域的兴起奠定了基础。

Figure 1. Single-cell transcriptomes revealed different types of Krt19 lineage cells.

原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202308711