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当前位置:首页 » 新闻资讯 » 技术&解读&应用 » 转录组测序 | 熬夜?不怕!小分子复合物拯救受伤的肝

- 前 言 -

2019年12月,第二军医大学李文林课题组在Cell Reports杂志(IF=7.815)发表题为“Maintenance of Primary Hepatocyte Functions In Vitro by Inhibiting Mechanical Tension-Induced YAP Activation”的研究论文,该研究揭示了肝细胞去分化的机制,并建立了可行的方法来维持肝细胞功能。

 

 

基本信息

文章标题:Maintenance of Primary Hepatocyte Functions In Vitro by Inhibiting Mechanical Tension-Induced YAP Activation

发表期刊:Cell Reports

影响因子:7.815

涉及的欧易生物服务产品转录组测序

 

研究背景

肝脏是体内平衡的中心器官,具有广泛的功能,包括新陈代谢、糖原储存、解毒、产生各种血清蛋白和分泌胆汁。全世界有超过3亿人受到肝病的影响。肝细胞是肝脏的主要功能细胞,执行代谢、解毒和内分泌功能。功能性肝细胞在药物发现和评价以及肝病的细胞治疗中具有极其重要的价值。然而,在体外维持肝细胞的功能一直是一个长期存在的挑战。即使是新鲜分离的肝细胞在短期培养后也会失去必要的功能,其原因至今仍不清楚。

 

研究内容

作者在体外培养肝细胞的过程中,发现培养的肝细胞簇边缘的细胞比内部细胞丧失肝基因表达的速度更快,并证实机械张力诱导的YES相关蛋白(YAP)的激活触发了肝细胞的去分化。通过限制细胞扩散减轻机械张力可以抑制肝细胞去分化。基于这一发现,作者通过反复化学筛选发现了一种小分子复合物LBDXL,可以通过靶向肌动蛋白聚合和肌动球蛋白收缩来维持肝细胞的长期功能和体内再繁殖能力。

 

研究路线

 

研究结果

1. 肝细胞脱分化伴随机械张力和YAP激活

FH细胞培养1周后,qRT-PCR分析显示肝细胞必需功能基因的表达急剧丧失,并伴随着肝祖基因的上调;上皮边缘的细胞受到比内部细胞更大的机械张力,作者猜测机械张力可能在体外触发肝细胞的去分化。作者发现肝细胞去分化的同时,YAP靶基因的表达显著上调,伴随着肝细胞功能基因的下调。作者进一步推测机械张力可能通过激活YAP而触发肝细胞去分化。

图1 | 肝细胞去分化与肌动球蛋白张力和YAP激活同时发生
 

2.机械张力促进肝细胞去分化

作者将单个肝细胞电镀在微图案化的载玻片上,限制细胞的扩散,以测试机械张力的缓解是否可以抑制肝细胞的去分化。微图案玻片上YAP、白蛋白(Alb)和Hnf4a的表达维持在3周以上。无图案玻片上培养3周后,几乎检测不到Alb的表达。这表明,肝细胞去分化与细胞扩散产生的张力有关。

图2 | 通过限制细胞扩散抑制肝细胞去分化
 

3. 机械张力激活YAP诱导肝细胞去分化

为了证实YAP是否介导了肝细胞的去分化,在BM中培养删除YAP小鼠的YAP-/-肝细胞3周,qRT-PCR分析证实YAP-/-肝细胞Alb和HNF4a的表达基本无变化,而在相同条件下培养的YAPf/f肝细胞的表达明显降低。其次,YAP缺失还显著抑制其靶基因CTGF 和Vim 的表达。证实了,机械张力诱导的肝细胞去分化需要YAP的激活。

图3 | YAP缺失阻断肌球蛋白张力诱导的肝细胞脱分化
 

4.筛选能维持肝细胞功能的小分子复合物

作者发现,Latrunculin B、Blebbistatin、Dasatinib、XAV939和LY294002(以下简称LBDXL)的组合可以在FHs水平支持Alb 和HNF4a 的表达,同时抑制CTGF 和Vim 的表达。

图4 | LBDXL能够通过靶向F-肌动蛋白和YAP(A)来维持肝细胞功能
 

5. LBDXL肝细胞具有代谢活性

作者采用RNA测序技术并对 42个YAP特征基因进行了系统聚类,再次证实了在BM肝细胞长时间培养过程中YAP的激活。且LBDXL治疗会下调YAP靶基因,类似于YAP缺失。药物毒性测试表明,LBDXL维持的肝细胞可作为药物毒性评价的一个有价值的工具。

图5 | RNA-seq证实LBDXL肝细胞与FH肝细胞相似
 

6. 长期培养的LBDXL肝细胞可再生FAH-/-小鼠肝脏

没有接受移植细胞和那些移植了骨髓肝细胞的FAH-/-小鼠在停止供应NTBC后大约4-8周死亡。相比之下,移植了LBDXL 3W肝细胞的10只小鼠中有9只存活了15周。

图6 | 细胞移植的FAH-/-小鼠在停止供应NTBC后的存活率

 

研究结论

作者通过化学筛选发现了一种小分子复合物,可以通过靶向肌动蛋白聚合和肌动球蛋白收缩来维持肝细胞的长期功能和体内再繁殖能力。这项工作揭示了肝细胞去分化的机制,并建立了可行的方法来维持肝细胞的功能。

 

参考文献

Sun P, Zhang G, Su X, et al. Maintenance of Primary Hepatocyte Functions In Vitro by Inhibiting Mechanical Tension-Induced YAP Activation. Cell Rep 2019; 29(10): 3212-3222 e4.

 

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本文系欧易生物原创

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