文章梗概

近日，1331.c.om.银河游戏用户皮罗戈夫俄罗斯国立研究医科大学、俄罗斯心理健康研究中心以及‌俄罗斯人民友谊大学等机构在 Stem Cell Research & Therapy（JCR Q1, IF7.1）上发表了题为“Human pancreatic islet-derived stromal cells reveal combined features of mesenchymal stromal cells and pancreatic stellate cells”的科研成果。该研究通过慢病毒转导人类端粒酶逆转录酶从捐献者的胰岛中分离间充质干细胞（hPD-MSCs），紧接着这些细胞通过免疫染色、流式细胞分选和分化潜能培养实验被鉴定为成脂系和成骨系干细胞。基于GenoLab M测序平台转录组测序结果，研究团队比较了hPD-MSCs与其他间充质细胞的基因转录组水平的变化，发现hPD-MSCs具有间充质干细胞典型的特征（形态学特征和表面标记物的表达）及分化成脂肪和成骨谱系的能力，同时也发现了区分胰岛间充质干细胞和其他来源间充质干细胞的特定基因（包括胰腺功能的ISL1和神经发育相关的NPT）。

背景介绍

间充质干细胞（MSCs）因其多能干细胞特征和免疫调节特性在再生医学中具有广泛的应用前景。但由于MSCs分离过程复杂以及不同供体特征引起的异质性，实际应用中存在一些限制。研究表明虽然所有MSCs都具有一些基本特征，但不同来源的MSCs在基因型和表型表达谱上存在差异：包括某些表面标志物的表达、分化能力和免疫调节特性。这些差异会影响MSCs的生理功能以及它们在治疗多种疾病中的治疗潜力。虽然间充质基质细胞具有多能分化能力和免疫调节特性，但MSCs分类和详细表征，特别是来自胰腺等特定组织的MSCs，仍具有挑战性。因此，本研究旨在通过提供人胰岛来源的间充质干细胞（hPD-MSCs）的全面表征来解决这些挑战。

*以下为该研究成果解读

结果概要

1、人胰岛来源的间充质干细胞表现出典型的间充质干细胞特征

通过流式细胞术分析永生化（晚期传代30-35）和非永生化细胞群（早期传代2-5），研究了hPD-MSCs的表面marker基因表达情况，经典间充质干细胞标志物如CD90、CD106、CD105、CD44和CD73均表现出强烈的阳性表达（图1A,B）。此外，与间充质干细胞的特征属性一致，hPD-MSCs在特定的生长条件下表现出向谱系特异性细胞表型分化的能力。具体来说，这些细胞在成脂和成骨培养基中培养，随后用油红O染色表征脂肪细胞，用茜素红S染色表征骨细胞（图1C，D）。这些发现证实了hPD-MSC具有间充质干细胞的经典特征，属于间充质干细胞的成员。

图1 间充质干细胞标志物在hPD-MSCs中的表达及其多系分化

2、人胰岛来源的间充质细胞与干细胞和胰腺星状细胞共享标记物

为了进一步阐明PD-MSCs的干细胞特性，研究人员通过RT-qPCR比较常见标记物的表达水平。研究人员发现骨髓间充质干细胞（BM-MSCs）和胰岛间充质干细胞（PD-MSCs）中SOX2、OCT4和NANOG的表达水平没有显著差异，而脂肪组织来源的间充质干细胞（AT-MSCs）中SOX2、CD44、REX1、OCT4和KLF4的表达水平显著高于BM-MSCs和PD-MSCs的细胞（图2A）。这些结果表明，PD-MSCs、AT-MSCs和BM-MSCs中特异性多能性相关基因的表达水平相似，同时它们也存在差异，这突显了来自不同组织起源的细胞所具有的不同干细胞属性。

胰腺星状细胞的一个重要标记卵磷脂视黄醇酰转移酶（LRAT）在PD-MSCs中表达，它是负责视黄醇酯合成的关键酶（图2B）。同时，研究人员还发现PD-MSCs中α-SMA、Nestin、Desmin和ECM组分（层粘连蛋白、纤维连接蛋白、装饰蛋白和胶原I）的阳性表达，而 GFAP不表达（图2C），上述结果表明胰腺来源的间充质干细胞（PD-MSCs）与胰腺星状细胞（PSCs）存在共有特征。

图2 hPD-MSCs的干性表达情况以及胰腺星状细胞marker表达情况

3、多种间充质干细胞的转录组比较

为了进一步表征PD-MSCs，研究人员对5个原始PD-MSCs样本、3个永生化PD-MSCs、3个AT-MSCs和3个BM-MSCs样本进行了RNA-seq实验，每个样本平均5.5M reads。研究人员对原始PD-MSCs与永生化PD-MSCs组进行差异分析，发现差异表达基因（DEG）主要富集于有丝分裂的过程（例如“DNA依赖性DNA复制”，p=4.4e-08），参与细胞对外源DNA响应的基因（例如“病毒基因组复制的负向调控”，p=1.0e-07），这可能是由转导方法引起的。基于表达量主成分分析（PCA）的结果，研究人员发现原始和永生化细胞的相似性高于AT-MSCs和BM-MSCs（图3A）。基于已知间充质干细胞标记物的表达水平，研究人员发现，PD-MSCs在间充质标记物的表达谱上与AT-MSCs和BM-MSCs相似（图3B）。

此外，研究人员发现hPD-MSCs与胰脏星状细胞之间显著更高的相似性，而AT-MSCs和BM-MSCs则更类似于成纤维细胞群体而不是PSCs（图3C）。为了找到表达特征性的PD-MSCs基因，研究人员比较了原始和永生化PD-MSCs与AT-MSCs和BM-MSCs的差异基因（DEGs）。其中26个DEGs是四个比较组共有的差异表达基因，分为5个类别（图3D），包括：1、转录因子和转录调控（FOXE1、FOXF1、HOXB-AS3、TCF21、ZNF804A）；2、酶和酶调节器（PLAT、PPP1R14、ALDH1A1、EDN1）；3、通道和其他膜蛋白（ANO1、CHRM2、COL4A5、SCN9A、SYT1）；4、参与信号转导的蛋白质（CORIN、GPR37、IGF2BP1、KIT、NPTX1、RGS7）；5、其他或未定义功能的蛋白质（COLEC10、C8orf34、CD163L1、LRRC2、RTN1，以及ENSG00000286190）（图3E）。研究人员通过RT-qPCR对部分基因的表达水平（CORIN、ALDH1A1、FOXE1、ENSG00000286190、CHRM2、PPP1R14、ZNF804A、HOXB6、TCF21、NPTX1、COL4A5、SCN9A、ISL1）进行了评估，发现与转录组的结果一致。

图3 PD-MSCs的转录组分析

结论

这项研究增强了对人类PD-MSCs的理解，展示了它们独特的特性和在治疗策略中的潜在应用。识别特定的基因表达谱将人类PD-MSCs与其他间充质细胞区分开来，并为研究它们在胰腺功能和神经发育中的作用开辟新途径。

参考文献

Ebrahim, Nour, et al. "Human pancreatic islet-derived stromal cells reveal combined features of mesenchymal stromal cells and pancreatic stellate cells." Stem Cell Research & Therapy 15.1 (2024): 351.