Cell Research发表中科院学者最新干细胞研究成果

　　

　　12月4日，Cell Research在线发表了中国科学院上海生命科学研究院营养科学研究所心脏发育与再生实验室的研究论文：Genetic lineage tracing identifies in situ Kit-expressing cardiomyocytes。该研究利用谱系示踪技术揭示心脏c-Kit+干细胞在心脏生理稳态和损伤修复再生中主要形成冠状动脉内皮细胞，很少贡献心肌细胞，这为心脏干细胞及再生研究提供了理论基础和新的思路。

　　心脏相关疾病是世界上发病率和死亡率较高的疾病之一。虽然目前的治疗策略在一定程度上改善了疾病的症状并延长病人寿命，但都没有从根本上解决心肌组织损失的问题。因此，干细胞/祖细胞疗法已经成为心脏修复和再生的重要方法。在这些方法中，c-Kit+细胞更是集治疗潜力与争议性于一身，成为目前心脏干细胞研究领域的热点问题之一。近几年关于c-Kit+细胞的研究仍存在很大争论，Ellison等利用表达c-KitCre的慢病毒感染Rosa-YFP报告基因小鼠，从而对c-Kit+细胞进行谱系示踪，发现心脏损伤后8%的心肌细胞来源于c-Kit+心肌干细胞，认为c-Kit+细胞具有在体内分化成心肌细胞的能力。而van Berlo等采用c-Kit MerCreMer和c-Kit Cre小鼠示踪c-Kit+细胞，发现c-Kit+细胞无论是在心脏发育还是出生后心脏损伤和衰老过程中都很少贡献心肌细胞。因此，关于c-Kit+细胞是否为心脏干细胞、能否用于心脏再生治疗，以及其来源和在组织生理平衡和损伤修复中的功能都亟需进一步的研究和探索。

　　上海生科院营养所周斌研究组采用新构建的c-Kit CreER小鼠与Rosa-RFP报告基因小鼠结合对c-Kit+细胞进行遗传谱系示踪，研究c-Kit+细胞在成体心脏中的分布以及是否参与心脏的修复和再生。结果发现不论是在心脏的生理稳态还是心脏梗死后，c-Kit+细胞都极少贡献心肌细胞（~0.35%），大部分的c-Kit+细胞都是血管内皮细胞，这与vanBerlo等的研究结果相一致。进一步的分析发现，损伤前后c-Kit CreER标记的心肌细胞比例没有明显的差异，心梗并没有促进c-Kit+细胞转分化为心肌细胞，由此推测c-Kit+细胞并不是心肌干细胞，极少被c-KitCreER标记的心肌细胞可能是之前表达c-Kit的心肌细胞。为了验证这一假设，研究人员采用即时谱系示踪的方法，24-48小时诱导c-Kit CreER;Rosa-RFP后发现存在RFP+的心肌细胞，c-KitGFP小鼠的部分心肌细胞表达GFP也证明了这一假设。为了更进一步证明心肌细胞里存在KIT蛋白的表达，研究人员分离了小鼠的心肌细胞并染色，发现有极少量的心肌细胞正在表达KIT。研究得出c-Kit+细胞并不是心肌细胞，被c-Kit CreER谱系示踪到的心肌细胞是自身表达c-Kit的心肌细胞，解释了极少部分心肌细胞被c-KitCreER标记追踪的原因。该工作证明了c-Kit+细胞在心脏生理稳态和损伤修复中主要贡献的是冠状动脉内皮细胞，而不是心肌细胞。

　　该课题主要由上海生科院营养所博士生刘巧珍、杨睿在研究员周斌的指导下完成。该工作得到了合作者香港中文大学教授吕爱兰、阜外医院教授胡盛寿、复旦大学教授颜彦、浙江大学教授张力、上海交通大学教授乔增勇及阿斯利康公司Qing-Dong Wang的大力帮助，获科技部“973”项目、国家自然科学基金等支持。

　　c-Kit CreER（RFP）标记极少量的心肌细胞和部分内皮细胞（红色为RFP，蓝色为心肌细胞，绿色为内皮细胞）

原文摘要：

Genetic lineage tracing identifies in situ Kit-expressing cardiomyocytes

Cardiac cells marked by c-Kit or Kit, dubbed cardiac stem cells (CSCs), are in clinical trials to investigate their ability to stimulate cardiac regeneration and repair. These studies were initially motivated by the purported cardiogenic activity of these cells. Recent lineage tracing studies using Kit promoter to drive expression of the inducible Cre recombinase showed that these CSCs had highly limited cardiogenic activity, inadequate to support efficient cardiac repair. Here we reassess the lineage tracing data by investigating the identity of cells immediately after Cre labeling. Our instant lineage tracing approach identifies Kit-expressing cardiomyocytes, which are labeled immediately after tamoxifen induction. In combination with long-term lineage tracing experiments, these data reveal that the large majority of long-term labeled cardiomyocytes are pre-existing Kit-expressing cardiomyocytes rather than cardiomyocytes formed de novo from CSCs. This study presents a new interpretation for the contribution of Kit+ cells to cardiomyocytes and shows that Kit genetic lineage tracing over-estimates the cardiogenic activity of Kit+ CSCs.