肝脏再生的细胞和分子调控机制

The liver is an essential digestive organ in vertebrate. It is well-known that it has fascinating regenerative capacity after toxic or mechanical injuries. Identities of endogenous liver stem/progenitor cells that play part in regeneration are of great scientific and clinical interest. By establishing zebrafish liver regeneration model, this project is aiming to identify the hepatic progenitors pivotal for liver regeneration and reveal their cellular and molecular mechanisms. This project is divided into six parts: 1) Establishment of liver injury and regeneration model in zebrafish. 2) Identification of endogenous liver progenitor cells using our zebrafish model. 3) Cellular behavior and functional studies of liver progenitors during the liver injury and regeneration processes. 4) ENU forward genetic screen for liver regeneration and positional cloning of mutated genes. 5) Enhancer trap for key regulatory genes of liver regeneration. 6) Roles and molecular mechanisms of mutated or trapped genes in liver regeneration.

肝脏是脊椎动物的重要消化器官，其受损后的再生修复与人口健康密切相关。与其它器官相比，肝脏具有较强的再生能力。揭示肝脏再生的细胞来源即内源性肝脏前体细胞/干细胞及其发挥功能的分子机制具有重要的基础和临床意义。本项目拟以斑马鱼为模式动物，通过建立斑马鱼肝脏损伤再生模型，致力于鉴定在肝脏再生修复过程中发挥关键作用的内源性肝脏前体细胞，并揭示肝脏前体细胞发挥修复功能的细胞和分子机制。本项目包括以下六项研究内容：1）斑马鱼肝脏损伤再生模型的建立；2）参与斑马鱼肝脏再生的内源性肝脏前体细胞的鉴定；3）斑马鱼肝脏前体细胞在肝脏损伤再生过程中的细胞行为和功能研究；4）斑马鱼肝脏再生的ENU正向遗传诱变筛选及致变基因的定位克隆；5）肝脏再生重要调控基因的增强子捕获研究；6）重要致变基因和捕获基因在肝脏再生中的功能和作用机制研究。

本项目顺利完成任务书中各项研究计划，主要包括：1）建立了斑马鱼肝脏极度损伤后再生模型，运用该模型发现肝脏极度损伤后，胆管细胞转分化是肝细胞再生的主要细胞来源。2）开展了斑马鱼肝脏再生的大规模ENU正向遗传诱变筛选，深入解析了shox2、slc10b等致变基因调控肝脏发育与再生的分子机制。3）系统开展了肝脏再生的DNA甲基化调控研究，绘制了肝脏再生过程中全基因组单碱基分辨率DNA甲基化谱，进而获得多个通过DNA甲基化参与肝脏再生调控的基因。4）发现巨噬细胞在肝脏小血管损伤修复中的新功能。5）改良了斑马鱼增强子捕获系统，成功将其用于捕获在肝脏再生中被激活的弱表达基因。