旋转培养通过YAP核转位调节HepaRG来源肝脏类器官的形成

目的肝脏是人体碳水化合物和脂质代谢、解毒和蛋白质合成的主要枢纽,太空微重力环境可以造成肝脏生理力学环境变化,影响肝脏组织形态、细胞的增殖分化,甚至导致肝脏功能异常,但其影响机制尚不完全清楚。肝脏类器官是肝脏生理、病理研究的有效体外模型,结合地面旋转培养装置可研究微重力条件对肝脏类器官构建的影响。方法使用自行研制的扁平腔室旋转培养系统(RFC)研究地面旋转条件对肝祖细胞(Hepa RG细胞系)来源肝脏类器官构建的影响。将Hepa RG与基质胶混匀后接种到RFC培养腔室中,以10 r/min的速度培养7天,同时以静止腔室培养的肝脏类器官作为对照。使用免疫荧光、q PCR、组学分析等方法阐明地面旋转条件对肝脏类器官构建的力学-生物耦合规律和机理。结果旋转组中肝脏类器官较对照组生长速度更快,形成的类器官投影面积更大。RNA-seq结果表明旋转组中肝脏类器官干性标志物(如SOX9和CD44)表达增加,该结果与q PCR和Simple western检测结果一致。旋转组中细胞表面整合素α6β4表达上升,由此介导YAP表达与核转位增强。使用维替泊芬(VP)抑制YAP核转位不利于肝类器官的干性维持。结论旋转培养可促进肝脏类器官的生长;通过促进细胞表面整合素α6β4表达增强YAP表达和核转位进而增强Hepa RG细胞来源肝脏类器官的多潜能性。

细胞-细胞间作用力调控肝脏类器官的构筑与功能

目的肝脏类器官是一种干细胞来源经自组织形成的三维细胞结构,可在体外重现肝脏的发生过程、模拟肝脏的组织结构、生理功能及病理状态,具有重要的基础意义和广阔的应用前景。目前尚不清楚在肝脏类器官形成过程中干细胞在相同的生化条件下可分化为不同种类终末细胞的原因,推测在类器官形成过程中细胞间作用力分布不均匀可能导致干细胞命运的不同。本研究旨在探讨细胞-细胞间作用力调节肝脏类器官结构和功能的生物力学机制。方法将人肝祖细胞(Hepa RG细胞系)包埋在基质胶中进行特定阶段诱导分化获得肝脏类器官。通过免疫荧光检测肝细胞和胆管细胞标志物的表达以确定它们在肝类器官中的分布,并构建DNA分子力学探针用于细胞间作用力大小和分布的原位观察。结果Hepa RG来源肝脏类器官经生长分化后可检测到肝细胞标志物ALB和CK18及胆管细胞标志物CK19的表达增加,干细胞标志物SOX9表达减少。CK18分布在肝类器官内部而CK19分布在边缘位置。使用3种类型的细胞间作用力探针(4.7、9.8和16.3 p N)检测类器官内部的细胞间力,发现类器官核心区域的细胞间力显著高于边缘区域。结论肝脏类器官形成过程中,肝祖细胞向肝细胞与胆管细胞的双向分化能力与细胞间力大小不同有关,较强的胞间力更有利于向肝细胞分化。