清華大學醫(yī)學院紀家葵課題組在《eLife》發(fā)文報道首次實現(xiàn)人類Sertoli細胞的體外重編程... 時間：2019-11-22
2019年11月11日，清華大學醫(yī)學院紀家葵課題組在《eLife》雜志在線發(fā)表了題為“Induction of Sertoli-like cells from human fibroblasts by NR5A1 and GATA4”的研究論文。該文章首次建立了一套由人類成纖維細胞體外誘導Sertoli細胞的重編程系統(tǒng)，并對獲得的 hiSCs 細胞的特性及功能進行了系列驗證。
在哺乳動物體內，Sertoli細胞（又稱睪丸支持細胞）是一群具有特殊功能的細胞，對精子發(fā)生的啟動和調控具有舉足輕重的作用。據(jù)統(tǒng)計，不孕不育困擾著世界上15%左右的夫婦。通過體外途徑分化干細胞獲得有功能的精細胞，為不孕不育的治療提供了一條切實可行的途徑。而對于精子體外分化體系的三維構建，Sertoli細胞是不可或缺的組成部分。此外，Sertoli細胞還參與血睪屏障的形成，可以保護生殖細胞免遭免疫系統(tǒng)的攻擊。Sertoli細胞的這種免疫豁免特性可被應用于異體移植等治療領域，作為保護移植細胞的有效載體。因此開展Sertoli細胞的研究具有重要的理論和臨床意義。
現(xiàn)階段，在體外長期培養(yǎng)并維持Sertoli細胞的特性仍存在較大困難。而受取材和倫理等方面的制約，從體內大規(guī)模獲取Sertoli細胞并不可行。因此，增加了體外研究及應用人類Sertoli細胞的難度。人類成纖維細胞來源較為豐富，如果能在體外實現(xiàn)成纖維細胞向Sertoli細胞的直接誘導，上述難題將迎刃而解。
圖1? Sertoli細胞體外誘導及分離體系
該研究首先通過高表達五個轉錄因子（NR5A1/GATA4/WT1/SOX9/ DMRT1）及借助AMH:EGFP報告系統(tǒng)獲得類Sertoli細胞hiSCs。在此基礎上，系統(tǒng)驗證了五因子全部組合的重編程效果，證明了NR5A1在hiSCs細胞重編程過程中的充分作用，以及GATA4的促進作用。最后，成功將重編程hiSCs細胞所需的轉錄因子數(shù)量優(yōu)化為兩個，即NR5A1和GATA4。這些hiSCs細胞，不僅具有和成人Sertoli細胞類似的轉錄圖譜，在功能上也表現(xiàn)出與體內Sertoli細胞相似的特征：具備吸引內皮細胞的能力，以及在細胞質中出現(xiàn)較明顯的脂滴積聚現(xiàn)象。不僅如此，共培養(yǎng)實驗揭示，hiSCs細胞還可以在體外支持小鼠精原細胞的貼附及存活。值得一提的是，在免疫豁免能力方面，這些hiSCs細胞可抑制淋巴T細胞的增殖、降低IL-2的產量，以及保護共移植293FT細胞的壽命。最后，借助hiSCs誘導平臺，本文章還進一步證實敲除間隙連接蛋白CX43會影響人類Sertoli細胞的成熟過程。
圖2? hiSCs細胞具備體內Sertoli細胞的一些列特征
綜上所述，該研究首次建立了一套由人類成纖維細胞體外誘導Sertoli細胞的重編程系統(tǒng)，并對獲得的hiSCs細胞進行了系列驗證，證實hiSCs細胞具有與體內Sertoli細胞相似的特性和功能。這些hiSCs細胞，不僅可作為研究Sertoli細胞發(fā)育機制的平臺，在不孕不育以及異體移植治療領域同樣有著廣闊的應用前景。
清華大學醫(yī)學院、干細胞與再生醫(yī)學中心紀家葵研究員為本文的通訊作者，清華-北大生命科學聯(lián)合中心畢業(yè)博士梁健霖為本文的第一作者。此外，來自紀家葵課題組的博士研究生王楠、何京及杜健對本研究同樣做出了重要貢獻。該論文還得到了來自上海交通大學醫(yī)學院的李錚教授、湖南師范大學醫(yī)學院何祖平教授、北京生命科學研究所陳婷教授和清華大學生命科學學院王建斌研究員的大力支持。該研究得到了中華人民共和國科技部以及清華大學的經費資助。
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論文鏈接：https://elifesciences.org/articles/48767
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