课件：干学-细胞如何改变表型.ppt

* 细胞如何改变表型 关键词 主开关基因（Master switch gene）：指一种转录因子，诱导一种细胞类型转分化为另一种细胞类型，同时伴随某种分化特征的丢失（如胰腺特征）和另一种表型特征的获得（如肝脏特征）。在正常发育中通过激活下游多种靶标而参与某种特定细胞的分化。 生化（Metaplasia）：指一种细胞类型到另一种细胞类型之间的变化，组织特异性干细胞之间可能具有这种变化。 转决定（Transdetermination）：一种再生的机体结构以“全或无”的形式转变为另一种结构。 转分化（Transdifferentiation）：指细胞从一种分化细胞类型转变为另一种类型的现象，是生化的一种亚类。 引言 现已证实，已经分化的细胞或组织特异性干细胞能够改变其原有表型，显现出其它组织细胞的功能特征。 为什么研究转分化？ 1.揭示胚胎发育时组织间的相互转变；转分化通常在胚胎的相邻区域发生，两者间仅存个别转录因子差异。相关基因的鉴定，就可能解释胚胎相邻区域何以存在发育差别的问题。 2.探明癌变机制。如鉴定Barrtt生化的关键信号分子，可探明肿瘤形成机制，以提供潜在的治疗靶标以及有效的诊断方法。 3. 有助于鉴定主开关基因，以便能够为治疗目的而对干细胞或分化细胞进行重编程。 4.如果能够鉴定出诱导再生的信号分子，将促进那些不能再生的组织进行重建（如肢体重建）。 转分化现象的例子 两个器官均来自内胚层的一个区域，并且均来自前肠内胚层的双潜能细胞；共用多个转录因子，显示发育过程的相似。 人体和动物体存在很多转分化现象。 胰腺转变为肝脏 体内转变 【方法】喂食大鼠添加了铜螯合剂Trien的缺铜 膳食，使其胰岛细胞过渡表达角化生长因子；喂食大鼠缺乏甲硫氨酸的膳食并暴露于致癌物质等。 【机制】不清。 体外转变 【体外模型】 胰腺细胞系AR42J（用重氮苏氨酸处理过的大鼠双泌型细胞，具有外分泌和神经内分泌特征）； 小鼠胚胎胰腺组织。 【方法】通过添加糖皮质激素诱导转分化。 AR42J细胞诱导 最初具有外分泌细胞的表型（分泌较多的淀粉酶），在暴露于糖皮质激素时双泌型特征更加明显。 在培养液中添加肝细胞生长因子和activin A后，转变为分泌胰岛素的β细胞。表明AR42J是内胚层祖细胞，具有转变为外分泌细胞和内分泌细胞的潜能。 由胰腺性质的AR42J赚分化成的肝细胞，表达正常肝细胞的蛋白质（如白蛋白、转铁蛋白和运甲状腺素蛋白等），并具有正常肝细胞的功能； 小鼠胚胎胰腺组织，在培养液中添加地塞米松后，能够表达肝脏蛋白。 除此之外，肝样细胞还可能来自胰腺干细胞亚群。 【转化证实】 1. AR42J谱系的确定 AR42J中胰弹性蛋白酶启动子－GFP持续表达。转化后表达肝蛋白质（如葡萄糖－6－磷酸酶）的现象，提示新生肝细胞内曾经有过弹性蛋白酶启动子的活性，说明它是已分化的外分泌细胞。 2.转化的主开关基因 地塞米松处理AR42J后，转录因子C/EBPβ激活，细胞出现淀粉酶表达消失和表达肝细胞基因（葡萄糖－6－磷酸酶）等变化。现已证实， C/EBPβ能使AR42J转分化为肝细胞，它是肝脏和胰腺的主开关基因。 肝脏转变为胰腺 异位生长的胰腺通常为异位胰、副胰和迷走胰，发生率为0.6%～5.6%。大部分出现在胃或小肠（70~90％），为胚胎发育异常所致。 胰腺在肝内异位仅有6例报告。 异位胰腺可以有外分泌部或内分泌部，或兼之。 肝脏转变为胰腺 【体内转化】 大鼠投喂多氯联苯，蛙类暴露于多种致癌物质（如二乙基亚硝胺、黄曲霉、环丙烯脂肪酸等）可在肝中诱发胰腺外分泌组织，且进一步导致肿瘤或损伤。在癌发生过程与人类一样，是由肝脏生化事件产生了胰腺组织。 转化方法 【体外转化】 改变细胞外环境或者内环境促进肝细胞转分化胰腺细胞实例。 实例一 分离培养（含有LIF）肝卵圆细胞，当撤走LIF并添加高浓度的葡萄糖，卵圆细胞即转化为可表达胰高血糖素、胰岛素和胰多肽等多种形态的胰腺细胞。其中，葡萄糖能够促进正常胰腺中的β细胞生长和分化。 实例二 肝细胞（包括在体内和体外）过表达已知为胰腺转录因子Pdx1的超活化形式而被诱导转分化。 Pdx1不能单独完成肝脏到胰腺的诱导，需要活化结构域VP16的协助。 将VP16激活结构域与Pdx1融合，使VP16只要与辅助激活因子和基本转录装置结合就能直接激活转录过程，而不再需要其他组织特异性蛋白的参与。结果当用肝脏特异性启动子运甲状腺蛋白驱动Pdx1-VP16在肝脏中过表达时，诱发生肝脏到胰腺的转分化。 Barrtt化生是指临床上发现食道末端的复层扁平上皮变成柱细胞。 迄今尚不清楚生化的柱状细胞和杯状细胞是否都来自于基底层的干细胞，杯状细胞是否由柱状细胞转分化而来；不了解为何有些返流患者不出现Barrtt化生。 Barett生化 有