李虹研究组合作挖掘单细胞图谱发现巨噬细胞调控肝细胞去分化的机制

　　2023年2月13日，国际学术期刊Cell Stem Cell在线发表了我所李虹研究组、李亦学研究组与中国科学院分子细胞科学卓越创新中心惠利健研究组合作的研究文章“Kupffer cell-derived IL-6 is repurposed for hepatocyte dedifferentiation via activating progenitor genes from injury-specific enhancers”。该研究揭示肝脏损伤下，驻留巨噬细胞分泌的炎症信号IL-6诱导了肝细胞的去分化。IL-6激活STAT3信号通路，STAT3结合在损伤特异的增强子上诱导了肝前体基因的表达。

　　肝脏在损伤情况下，组织再生的细胞来源一直是领域内的研究焦点。目前认为稳态的肝脏内不存在肝干细胞，新生肝细胞主要来源于已分化的上皮细胞。成熟肝细胞能在损伤条件下发生去分化，重编程为Sox9+类肝前体细胞 (Liver progenitor-like cells, LPLCs)。但LPLC的形成过程、不同细胞状态特异表达的基因、细胞状态转换相关的基因及分子机制还有待深入研究。单细胞测序技术及生物信息分析能够捕获组织内表达的各种细胞状态，是研究上述问题的有力工具。

　　在该工作中，研究人员通过对单细胞转录组测序数据的深入分析，鉴定了健康肝脏和损伤肝脏中不同的肝细胞亚群，并从中鉴定出一组高表达Sox4，Sox9，Spp1，Cd24a等干性相关基因的肝细胞亚群。该细胞类群与之前报道的Sox9阳性类肝前体细胞 (Liver progenitor-like cells, LPLCs）高度相似，因此认为是LPLCs。通过伪时序分析，研究人员首次重塑了正常肝细胞经损伤后重编程（reprogramming）转变为LPLCs的过程。通过对生物学通路富集打分与细胞伪时间（pseudotime）进行建模，得到重编程过程中显著变化的信号通路，发现损伤下免疫信号通路与重编程高度相关。另外，通过比较Non-LPLCs肝细胞，鉴定出了reprogramming related genes。这些为后续机制实验的开展提供了线索和方向。之后，研究人员对肝脏的不同免疫细胞进行了复杂的敲除实验，发现肝脏驻留Kupffer细胞（KCs）是LPLCs出现所必要的，而阻断单核来源的巨噬细胞（MoMFs）及其他免疫细胞对LPLCs出现无影响。通过解析肝损伤下巨噬细胞的单细胞测序数据及大块组织样本测序数据，结合体内筛选实验，研究人员发现IL-6可以在无损伤的肝脏内直接结合肝细胞IL6R/gp130诱导LPLCs的出现，其下游是通过STAT3信号转导实现。之后，利用ChIP-seq技术，研究人员证明STAT3能够结合重编程基因预先开放的染色质区域。有趣的是，研究人员发现胚胎发育过程中STAT3并未激活，组蛋白H3K27ac修饰在LPLCs相关的增强子区域也未激活，说明了肝脏损伤下IL-6/STAT3信号是结合了损伤特异的增强子诱导了前体基因的表达。本研究揭示了肝脏损伤下巨噬细胞的炎症信号通过损伤特异的转录调控模式诱导肝细胞去分化的机制，该机制为探索诱导体内重编程的因子，开发治疗肝脏疾病相关药物，奠定了重要的理论基础。

　　中国科学院分子细胞科学卓越创新中心博士李露(已毕业)，在读博士崔磊和中国科学院上海营养与健康研究所博士后林平为该论文共同第一作者，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心惠利健研究员，中国科学院上海营养与健康研究所李虹研究员和李亦学研究员为该论文通讯作者。该工作得到中国科学院、基金委、科技部、上海市科委、上海发改委等经费支持。


肝脏损伤条件下驻留巨噬细胞分泌的炎症信号IL-6诱导了肝细胞的去分化

　　文章链接:https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(23)00009-7