中科院Nature发现新型干细胞

　　

生物通报道  来自中科院上海生命科学研究院的研究人员报告称，她们鉴别出了一群新型乳腺干细胞(MaSCs)，并证实它们特异性地表达蛋白C受体（protein C receptor，Procr）蛋白。这一重要的研究发现发布的10月19日的《自然》（Nature）杂志上。

中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所的曾艺（Yi Arial Zeng）研究员是这篇论文的通讯作者。曾艺课题组的主要研究方向为成体干细胞的信号调控及癌症的发生。

乳腺是女性重要的第二性征，同时还是生育后哺乳的器官。这一上皮器官主要是由肌上皮（基底）细胞和管腔细胞两种不同类型的细胞系组成。这两种细胞系还可分化形成导管细胞和泌乳细胞。

大约3-8%的乳腺上皮细胞不表达终末分化表型，在细胞级系中可能处于最高位置。人们推测乳腺上皮的生成和维持都是通过这些乳腺干细胞(MaSCs)来完成。MaSC具有自我更新能力，是产生乳腺管状和小叶状结构的基础，因而能分化为所有系列乳腺上皮细胞。近来的研究提示，乳腺癌是由于乳腺干细胞或接近干细胞水平的祖细胞病变所引起。因此，MaSCs的研究也越来越受到肿瘤学家的重视（延伸阅读：曾艺研究组GENE DEV发现乳腺干细胞微环境因子受激素调控 ）。

过往的一些研究利用表面标记物Lin−、CD24+和CD29hi以及移植分析实验，表明MaSCs定位在上皮的基底层。而实际上研究人员鉴别出来的细胞是一群异质细胞，其中包括了MaSCs、分化的基底细胞以及中间祖细胞。然而直到现在，还没有鉴别出任何MaSCs特异性的标记物。另一方面，利用keratin 5（K5）和K14作为标记物的谱系追踪研究生成了一些争议性的研究结果，人们对于成体中多能MaSCs的存在仍有争议，且目前也不清楚它们的特性。

在这篇文章中研究人员发现，乳腺中一个新型的Wnt靶蛋白——Procr是一群独特的小鼠多能MaSCs的标记物。Procr阳性细胞定位在基底层，显示上皮间质转化特征，并表达低水平的基底角蛋白（keratin）。在移植分析实验中，研究人员证实表达Procr的细胞具有很高的再生能力，谱系追踪显示它们分化为了乳腺上皮所有的细胞谱系。

新研究鉴别出了一种新型的多能乳腺干细胞，其有可能在乳腺癌的形成中发挥了关重要的作用。新研究对于更深入地解析乳腺正常发育和肿瘤发生机制具有重要的意义。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Identification of multipotent mammary stem cells by protein C receptor expression

The mammary gland is composed of multiple types of epithelial cells, which are generated by mammary stem cells (MaSCs) residing at the top of the hierarchy1, 2. However, the existence of these multipotent MaSCs remains controversial and the nature of such cells is unknown3, 4. Here we demonstrate that protein C receptor (Procr), a novel Wnt target in the mammary gland, marks a unique population of multipotent mouse MaSCs. Procr-positive cells localize to the basal layer, exhibit epithelial-to-mesenchymal transition characteristics, and express low levels of basal keratins. Procr-expressing cells have a high regenerative capacity in transplantation assays and differentiate into all lineages of the mammary epithelium by lineage tracing. These results define a novel multipotent mammary stem cell population that could be important in the initiation of breast cancer.

作者简介：

曾艺
 
研究员，研究组长，博士生导师

研究方向：成体干细胞的信号调控及癌症发生

研究工作：
干细胞的命运决定，即其静息、自我更新或分化状态的选择受到细胞外信号及细胞内基因转录等多重机制的协同调控。小鼠乳腺作为研究成体干细胞的优良模型有其自身的特点和优势：乳腺由干细胞发育分化形成；其发育主要发生在成体阶段（区别于其他器官的胚胎发育）；乳腺干细胞移植是相当成熟的实验手段。我们以往的研究表明在体内WNT信号促进乳腺干细胞的自我更新，进而运用纯化的WNT3A蛋白成功建立了乳腺干细胞的体外培养和扩增，并长期保持其干细胞多能性和完整发育潜能的实验系统。
我们运用分子、细胞生物学的实验手段，以及原代干细胞培养和小鼠乳腺发育与再生等模型等，研究成体干细胞和祖细胞(progenitor)的分子调控机制。实验室的主要研究方向包括：
1) 研究WNT信号维持成体干细胞多能性的分子机制；
2) 成体干细胞与微环境之间的相互作用及其信号调控网络；
3) 完善从乳腺干细胞到成熟分化细胞的发育谱系，寻找分化过程中各个阶段的主要调控基因；
4) 干细胞自我更新和分化过程中的命运决定基因在乳腺癌发生中起的作用。