6月2日，國際學(xué)術(shù)期刊Nature Protocols在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心周斌研究組、西湖大學(xué)何靈娟研究組合作的研究成果“Genetic recording of in vivo cell proliferation by ProTracer”。該研究系統(tǒng)闡述了細(xì)胞增殖示蹤技術(shù)——ProTracer的構(gòu)建及應(yīng)用，并以肝細(xì)胞增殖的示蹤為例，詳細(xì)地介紹了如何利用ProTracer技術(shù)示蹤成體哺乳動物在器官穩(wěn)態(tài)與修復(fù)再生過程中的細(xì)胞增殖。
細(xì)胞增殖是多種組織器官發(fā)育、穩(wěn)態(tài)維持及修復(fù)再生過程中細(xì)胞來源的基礎(chǔ)。體內(nèi)細(xì)胞增殖由于細(xì)胞類型以及所處的時期不同存在較大差異。此前，領(lǐng)域內(nèi)較為常用的檢測細(xì)胞增殖的方法主要分為三類，分別是：細(xì)胞增殖標(biāo)志物染色、核苷酸類似物摻入以及同位素?fù)饺?。上述方法對于檢測體內(nèi)細(xì)胞增殖都具有一定的局限性：細(xì)胞增殖標(biāo)志物染色方法只能檢測某個瞬間的細(xì)胞增殖狀態(tài)，核苷酸類似物可以進(jìn)行長時程的摻入但是具有一定的細(xì)胞毒性，同位素?fù)饺氲臋z測方法比較復(fù)雜、不便捷。此外，上述檢測方法都無法做到細(xì)胞類型特異性的細(xì)胞增殖檢測，當(dāng)目的細(xì)胞的增殖速率較為緩慢時，利用上述檢測方法就容易出現(xiàn)目的細(xì)胞的增殖信號被其它增殖速率較快的細(xì)胞增殖信號干擾或淹沒的問題。為了解決上述問題，周斌研究組最近建立了能夠示蹤體內(nèi)細(xì)胞增殖的遺傳示蹤技術(shù)——Proliferation Tracer (ProTracer),該技術(shù)實現(xiàn)了多個方面的突破，包括在體內(nèi)長時間不間斷地示蹤細(xì)胞增殖，實現(xiàn)了細(xì)胞類型特異性的細(xì)胞增殖檢測以及活體檢測細(xì)胞增殖等。
該工作詳細(xì)描述了使用ProTracer技術(shù)進(jìn)行細(xì)胞增殖示蹤的技術(shù)細(xì)節(jié)，包括小鼠品系的構(gòu)建、鑒定、交配策略以及細(xì)胞增殖示蹤的最終檢測方法。為了實現(xiàn)體內(nèi)無縫隙捕捉細(xì)胞增殖，研究人員構(gòu)建了一個可被誘導(dǎo)變成Cre的CreER小鼠品系：Ki67-Cre-rox-ER-rox (Ki67-CrexER)，其中rox是Dre同源重組酶的識別位點。當(dāng)將Ki67-CrexER小鼠與特定的DreER小鼠結(jié)合后，DreER能夠在Tamoxifen誘導(dǎo)后入核并識別Ki67-CrexER中的rox位點，并發(fā)生Dre-rox同源重組反應(yīng)將位于兩個rox位點之間的ER序列切割掉，從而在DreER表達(dá)的細(xì)胞中將誘導(dǎo)性表達(dá)的Ki67-CrexER轉(zhuǎn)變?yōu)槌掷m(xù)性表達(dá)的Ki67-Cre，實現(xiàn)時空可控以及細(xì)胞特異性的細(xì)胞增殖的不間斷捕捉。此外，結(jié)合熒光素酶報告基因，ProTracer技術(shù)也可以實現(xiàn)終身無創(chuàng)檢測活體動物內(nèi)特定細(xì)胞類型的增殖，無需處死動物。
該工作以成體小鼠肝臟作為示例，詳細(xì)描述了對成年小鼠組織中細(xì)胞增殖的示蹤，其中包含了小鼠交配策略、tamoxifen誘導(dǎo)策略、小鼠損傷模型以及組織樣本分析等。研究人員利用ProTracer技術(shù)研究了肝臟在成體組織穩(wěn)態(tài)及損傷再生中的肝細(xì)胞增殖，并量化了肝臟穩(wěn)態(tài)以及損傷狀態(tài)下的新生肝細(xì)胞數(shù)量，發(fā)現(xiàn)了肝細(xì)胞增殖的區(qū)域性富集現(xiàn)象，揭示了成體肝臟中新生肝細(xì)胞的主要來源。該工作的發(fā)表為領(lǐng)域內(nèi)使用ProTracer技術(shù)研究特定細(xì)胞類型的體內(nèi)增殖示蹤提供了便利。
分子細(xì)胞卓越中心周斌研究組博士后劉秀秀和博士生翁文棟為該論文共同第一作者，分子細(xì)胞卓越中心周斌研究員、西湖大學(xué)何靈娟研究員為該論文共同通訊作者。感謝分子細(xì)胞卓越中心動物平臺和細(xì)胞平臺的大力支持，感謝中科院、基金委、科技部、上?？莆炔块T的經(jīng)費支持。
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41596-023-00833-8
紅色：GS+肝細(xì)胞;紫色：E-Cad+肝細(xì)胞;綠色：GFP+肝細(xì)胞
