表皮祖细胞增殖的关键抑制因子SFRP1：基于分泌组学与CRISPR筛选的系统性研究

本研究通过质谱分析首次绘制了人类角质形成细胞分泌组图谱，鉴定出406个分泌蛋白，并创新性地开发了基于集落形成实验的CRISPR筛选技术，发现SFRP1通过抑制Wnt信号通路和阻断LIF异常表达，成为调控表皮干细胞平衡的核心负调控因子。该研究为皮肤稳态维持机制提供了新见解，并为增生性皮肤疾病治疗提供了潜在靶点。

　　

皮肤作为人体最大的器官，其稳态维持依赖于表皮基底层的干细胞精密调控。尽管已知分泌蛋白在表皮生物学中扮演关键角色，但人类角质形成细胞分泌组的完整图谱仍属空白，且80%已鉴定的分泌蛋白功能尚未明确。这种认知缺口严重制约了对银屑病、皮肤癌等增生性疾病的机制解析。更棘手的是，传统筛选技术难以有效评估分泌蛋白的非自主性调控作用——当敲除某个分泌蛋白基因时，邻近野生型细胞分泌的蛋白可能掩盖表型，这使得系统性功能研究举步维艰。

为突破这些技术瓶颈，加州大学欧文分校的Binbin Cheng等研究者开展了一项开创性工作。他们首先通过高深度质谱分析绘制了原代人角质形成细胞的分泌蛋白质组图谱，继而开发出新型CRISPR筛选技术，最终锁定SFRP1作为表皮祖细胞增殖的关键刹车分子。这项发表于《Cell Death and Disease》的研究，不仅填补了分泌组学领域的知识空白，更建立了研究分泌蛋白功能的新范式。

研究团队采用多组学联用策略：通过μLC-MS/MS质谱技术分析原代角质形成细胞条件培养基，结合人类蛋白质图谱数据库过滤，获得406个高置信度分泌蛋白；针对119个未充分研究的候选因子，设计包含500个sgRNA的CRISPR文库，在Cas9表达角质形成细胞系中进行集落形成筛选；通过shRNA敲降、重组蛋白回补、单细胞转录组分析和ATAC-seq等技术验证机制。所有实验均使用来自3名无关个体的原代细胞混合样本，并通过器官型培养模拟体内微环境。

定义人类角质形成细胞分泌组
质谱分析揭示406个分泌蛋白构成核心分泌组，其中119个在皮肤中的功能尚未阐明。基因本体分析显示这些蛋白广泛参与细胞粘附、迁移、ECM重塑等过程，且未分化与分化状态的分泌谱存在显著差异。这为后续功能筛选奠定了分子基础。

基于集落形成的CRISPR筛选
创新性实验设计利用稀疏接种的克隆间距减少旁分泌救援效应。筛选鉴定出6个促增殖因子和2个抑增殖因子，其中SFRP1的sgRNA富集程度最高（log2FC=1.102），提示其可能是表皮稳态的强力抑制因子。

SFRP1抑制表皮祖细胞增殖
单细胞转录组揭示SFRP1在基底层的非增殖亚群特异性表达，与增殖标记MKI67呈互斥模式。shRNA敲降使集落面积增加2.1倍，Ki-67⁺细胞增加53%，而重组SFRP1可逆转该表型。三维表皮模型显示SFRP1缺失导致基底膜褶皱度增加18%，并形成MK167⁺细胞簇，但分化标志物无显著改变，证实其特异性调控增殖。

双通路调控机制解析
RNA-seq发现SFRP1缺失上调WNT7A等Wnt通路基因，同时意外激活LIF表达（mRNA增加4.2倍）。ATAC-seq显示LIF启动子可及性增加。双重敲降实验表明：β-catenin敲降可部分抵消SFRP1缺失的促增殖效应（减少37%），而LIF敲降使集落面积减少29%，证实SFRP1通过Wnt依赖和非依赖双重途径调控稳态。

这项研究首次系统描绘了人类角质形成细胞分泌组景观，建立了分泌蛋白功能研究的新技术体系。其核心发现SFRP1-Wnt/LIF调控轴为理解表皮稳态失衡提供了全新框架：在生理状态下，SFRP1通过抑制Wnt信号和遏制LIF异常表达维持基底祖细胞静息；当SFRP1表达缺失（如银屑病和皮肤鳞癌中观察到的），这种双重刹车失效导致异常增殖。该研究不仅为增生性皮肤疾病提供了潜在治疗靶点，其创新的CRISPR筛选策略更为分泌蛋白研究开辟了新路径。未来针对MXRA5等其他筛选命中因子的研究，有望进一步拓展对皮肤生物学认知的边界。