Tbx2调控ld-NG2+细胞定向诱导分化为功能性肝细胞的分子机制

We had demonstrated that HGF/cMet signaling pathway can regulate a novel adult mouse liver-derived stem cell (ld-NG2+cells) functional hepacyte differentiation. Currently, shown by our preliminary data we found that the transcription factor Tbx2 plays a critical role in hepatic cell differentiation of ld-NG2+cells mediated by HGF/cMet signaling pathway. Inhibition of HGF signaling by HGF and cMet functional blocking monoclonal antibodies, reduction of Tbx2 expression has been observed. Down-regulation of c/EBPγand HNF6/4α were also detected by qRT-PCR. Interestingly, those effects impacted on mature hepatic cell generation of ld-NG2+cells. However, its mechanisms are unclear. Therefore, based on our previous and field studies we propose that functional hepatic cell differentiation of ld-NG2+cells may be through “HGF-Tbx2-c/EBPs-HNF6/4α”axis and Tbx2 may play an important role in regulating this pathway. Clarify this hypothesis will provide a novel mechanism in liver adult stem cell differentiation and a novel seed to liver bioengineering for a cell-based therapy and cure of end-stage liver disease.

申请者既往研究发现ld-NG2+细胞是一群受HGF信号通路调节的新型成体肝源性干细胞，但HGF信号通路如何调控其向成熟肝细胞分化的分子机制不清。我们预实验提示，阻断HGF唯一受体cMet，可下调T型框转录因子2(Tbx2)表达、消弱ld-NG2+细胞向成熟肝细胞分化的能力，提示HGF信号通路通过Tbx2激活其下游协调分子调控其向成熟肝细胞定向分化的可能性。进一步研究提示，该过程伴随有CCAAT/增强子结合蛋白γ（c/EBPγ）及肝细胞核因子（HNF6/4a）表达下降，因此，本项目提出“HGF-Tbx2-c/EBPs-HNF6/4a轴”调控dl-NG2+细胞向功能性肝细胞定向诱导分化的学术假说，拟采用多种分子生物学手段如基因过表达、基因干扰、免疫印记、荧光染色、ChIP等，有望深入阐明ld-NG2+细胞的生物学特性，为终末期肝病的生物工程肝治疗提供候选种子细胞奠定基础。

项目背景：本项目围绕我们新发现的肝脏组织干细胞(ld-NG2细胞)提出的新科学设想展开了全面研究。.主要研究内容：主要从四个轴点铺开研究。（1）深入探讨ld-NG2细胞生物学特性；（2）阐明HGF/cMet信号通路及其下游Tbx2等转录因子诱导ld-NG2细胞向功能肝细胞分化的调控机制；（3）证明ld-NG2细胞作为生物工程肝新型种子细胞的可行性；（4）阐明功能分化与转录因子调控相关性。.重要结果：（1）在生物学特性方面：首次证明了：1）“本土”干细胞（肝源干细胞，ld-NG2细胞）修复“本土”疾病（肝硬化）的能力显著优于非本土来源的骨髓间充质干细胞（BM-MSCs）；2）ld-NG2细胞主要向肝细胞分化，BM-MSCs主要向胆管细胞分化，且诱导机制不同；3）肝硬化向肝癌发展过程中，内源ld-NG2细胞活力与微环境炎性和纤维化程度的相关性。（2）在机制调控方面：在研究HGF/cMet-Tbx2信号通路调控ld-NG2细胞向肝细胞分化过程中意外发现：临时阻断慢性肝硬化肝脏中HGF唯一受体c-Met，可增强供体ld-NG2细胞功能分化。（3）在种子细胞方面：在ld-NG2细胞作为肝生物工程新型种子细胞可行性方面：1）首次证明了ld-NG2细胞在去细胞肝脏支架材料上的成“类肝器官”潜能明显优于学术界较为认可的BM-MSCs；2）首次制备了一种具有天然肝再生生物微环境的支架材料。.关键数据及其科学意义：本研究获得了3个重要关键数据。其一，短时间下调慢性肝硬化肝脏HGF唯一受体c-Met，增强转输供体干细胞向功能肝细胞分化，其科学意义有2点：(A)节省转输细胞数量，提高细胞治疗转输效率，为此(B)启动慢性肝再生(有关节省转输细胞数量级后续将申请发明专利)。其二，为肝生物工程提供了一种新型生物支架材料（研究期间已获国家发明专利），其科学意义是可能会解决肝器官生物工程支架材料优化问题。其三，将会为肝生物工程提供新型种子细胞（已获国家发明专利）。.结论：本研究结果为终末期肝病细胞疗法和肝生物工程提供了新信息。研究期间以通讯作者身份发表SCI论文4篇，研究论文最高影响因子为10.273。出版国际书籍2部，获发明专利3件，培养1名研究生。计划经费全部用完。