Sall1诱导体细胞向肾祖细胞转化中的作用及分子机制

Kidney regeneration is mainly based on the regeneration of renal progenitors, which can be induced by pluripotent stem cells (iPS/ESC), or from direct reprogrammed somatic cells. Sall1 is a multi-zinc finger transcriptional factor, which is found essential in the process of kidney development and the maintenance of renal progenitor self-renewal. However, molecular mechanism of Sall1 under the reprogramming of adult renal cells is unknown. Here, according to the previous findings and reports, our group hypothesizes that Sall1 is an important factor in adult renal cell reprogramming, furthermore, overexpression of Sall1 accompanied with other factors can induce renal progenitors in vivo. To test our idea, we will perform both in vitro induction of renal progenitors via overexpression of Sall1 and other essential genes based on the direct reprogramming of HK2 cell, and also an in vivo experiment by using our pre-established knock in mouse line to overexpress Sall1 in adult renal cells. Through morphological and immunochemical analysis to gain a insight of the molecular mechanism of Sall1 under the adult renal cells.

Sall1是多锌指(Multi-zinc finger)转录因子，在肾脏发育及维持肾祖细胞自我更新中具有重要作用。最新研究指出，过表达肾祖细胞自我更新转录因子可重编程肾体细胞并诱导其向肾祖细胞转化。然而，Sall1是否参与此过程却尚不清楚。鉴于Sall1是多个维持肾祖细胞自我更新因子的上游调控因子，我们猜想：①Sall1是诱导体细胞向肾祖细胞转化的重要编程因子；②在成年小鼠肾脏内过表达Sall1可诱导出肾祖细胞。为此，我们前期制作了Sall1过表达小鼠系统。本课题将利用人源性肾脏上皮细胞(HK2)在体外实验中验证Sall1是否为诱导肾祖细胞所需的转录因子；此外还将通过Sall1过表达小鼠进行体内实验，以期验证Sall1是否能诱导成年小鼠肾体细胞向肾祖细胞转化。我们期待本课题的开展可以为肾脏再生技术治疗慢性肾脏病提供理论依据。

我国为慢性肾脏病高发国，解决终末期肾脏病的方法还局限在肾脏替代治疗及肾脏移植，对于社会经济及患者本身都造成重大负担。肾脏再生是解决慢性肾衰竭的理想方案，但在理论及技术上还需更深入的理解。已有研究发现通过6种转录因子组合（Six1, Six2, Osr1, Eya1, Hoxa11及Snai2，6因子）可在体外诱导肾小管上皮细胞（HK2）重编程为肾祖细胞（Nephron progenitor cell, NPC），并且效率达0.87%，远高于iPS细胞的诱导效率。但其效率相较NPC大规模应用仍然较低。Sall1是肾脏发育中不可缺少的转录因子，对维持肾祖细胞自我更新意义重大，但Sall1在诱导NPC细胞中的作用仍未知。.本研究通过对HK2细胞重编程，着重研究了Sall1在重编程中的分子机制，通过在6因子中添加Sall1提高了HK2重编程为NPC细胞的效率。此外，在小鼠体内实验中研究了Sall1对NPC细胞的影响。我们发现通过7因子组合（Sall1, Six1, Six2, Osr1, Eya1, Hoxa11及Snai2，7因子）的转染，HK2细胞出现比6因子组合更多的干细胞样细胞形态学变化以及表达更多的肾祖细胞标志物。在转录因子去除实验中我们发现减少任何一个6因子组合中的因子都不能诱导HK2细胞重编程，Sall1无法代替6因子组合中的任何一个因子，这与既往的研究结果一致，再次证明6因子是HK2细胞重编程的基础因子。在Sall1过表达实验中，我们使用血清型腺腺相关病毒AAV9实现了Sall1在成年肾脏细胞中的过表达，伴随Sall1过表达我们发现了肾祖细胞标志物CITED1及足细胞标志物Podocin表达的增加，但每组小鼠在肾脏形态及解剖学中未有明显差异。.上述研究证实Sall1与其他6因子协同可以促进HK2细胞重编程为肾祖细胞的效率。Sall1在小鼠体内可促进肾祖细胞标志物的表达。对于理解肾脏祖细胞自我更新机制、体细胞重编程具有重要意义。为进一步开展大规模肾祖细胞在肾脏再生中的应用打下了基础。