成體干細(xì)胞在體內(nèi)的長期維持依賴于其周圍的微環(huán)境（niche）, 構(gòu)成微環(huán)境的細(xì)胞及基質(zhì)成份為干細(xì)胞的自我更新提供了必需的信號(hào)因子等物質(zhì)。這種干細(xì)胞的微環(huán)境調(diào)控模式在二十多年前首次在果蠅生殖干細(xì)胞的研究中得到了證實(shí)，隨后在其他類型成體干細(xì)胞的研究也得到了廣泛的驗(yàn)證。類似的，干細(xì)胞的分化同樣需要微環(huán)境的調(diào)控，但目前對(duì)于這一過程的研究相對(duì)比較匱乏。

在果蠅的卵巢中，生殖干細(xì)胞經(jīng)過一次有絲分裂生成一個(gè)包囊細(xì)胞（cystoblast），包囊細(xì)胞再經(jīng)過4次不完全分裂依次形成二細(xì)胞、四細(xì)胞、八細(xì)胞和十六細(xì)胞的細(xì)胞囊。在這一過程中，各個(gè)階段的細(xì)胞囊都被一類名為護(hù)衛(wèi)細(xì)胞（escort cell）的體細(xì)胞所圍繞，而最后形成的十六細(xì)胞的細(xì)胞囊中，相連的16個(gè)細(xì)胞中會(huì)有一個(gè)被選定為卵細(xì)胞。隨后，這個(gè)十六細(xì)胞的細(xì)胞囊將被一層濾泡細(xì)胞（follicle cell， FC）所包裹從而形成卵泡室（egg chamber），并最終逐漸發(fā)育成一個(gè)成熟的卵。生殖細(xì)胞的早期分化依賴護(hù)衛(wèi)細(xì)胞，但護(hù)衛(wèi)細(xì)胞如何協(xié)助生殖細(xì)胞的分化目前尚不清楚。另外，整個(gè)護(hù)衛(wèi)細(xì)胞群體通常被認(rèn)為是均一的，但也有研究提示其異質(zhì)性的存在。

近日，北京生命科學(xué)研究所/清華大學(xué)生物醫(yī)學(xué)交叉研究院襲榮文實(shí)驗(yàn)室在《Current Biology》雜志在線發(fā)表了題為“A progressive somatic cell niche regulates germline cyst differentiation in the Drosophila ovary”的研究論文，該論文報(bào)道了護(hù)衛(wèi)細(xì)胞組成了一種漸進(jìn)性的微環(huán)境并調(diào)控果蠅卵巢中生殖干細(xì)胞逐步分化的過程。

研究人員通過對(duì)護(hù)衛(wèi)細(xì)胞的單細(xì)胞分析和細(xì)胞區(qū)間分布的鑒定，發(fā)現(xiàn)護(hù)衛(wèi)細(xì)胞主要由兩個(gè)細(xì)胞亞群組成：前部護(hù)衛(wèi)細(xì)胞（anterior escort cell，aEC）和后部護(hù)衛(wèi)細(xì)胞（posterior escort cell，pEC）。aEC圍繞在包囊細(xì)胞、二細(xì)胞和四細(xì)胞的細(xì)胞囊的周圍，而pEC圍繞在八細(xì)胞和十六細(xì)胞的細(xì)胞囊的周圍。進(jìn)一步的基因表達(dá)分析和遺傳實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，aEC, pEC及FC三個(gè)細(xì)胞群體在功能上呈現(xiàn)出明顯的漸進(jìn)性特征，而pEC呈現(xiàn)出介于aEC和FC之間的過渡細(xì)胞群體的狀態(tài)。在功能方面，aEC特異性表達(dá)蛻皮激素（ecdysone），所產(chǎn)生蛻皮激素作用于兩處：一是生殖系細(xì)胞，直接促進(jìn)其分裂和發(fā)育；二是作用于pEC，通過調(diào)節(jié)pEC細(xì)胞的粘附能力，間接引導(dǎo)護(hù)衛(wèi)細(xì)胞將16-cell 細(xì)胞囊交接給FC。 另外，研究人員發(fā)現(xiàn)aEC和pEC的細(xì)胞命運(yùn)并不依賴于所圍繞的生殖細(xì)胞的發(fā)育階段，而是由從FC擴(kuò)散過來的JAK/STAT通路的活性梯度所決定。因此，通過細(xì)胞間的相互作用，aEC、pEC及FC三個(gè)細(xì)胞群體構(gòu)成了一個(gè)漸進(jìn)性的微環(huán)境，指導(dǎo)了生殖細(xì)胞從包囊細(xì)胞到16-cell細(xì)胞囊的形成，以及向FC呈遞從而形成卵泡室的逐步分化過程。

綜上所述，該研究發(fā)現(xiàn)了一個(gè)由漸進(jìn)式微環(huán)境引導(dǎo)生殖細(xì)胞逐步分化的調(diào)控模式，而這種漸進(jìn)式微環(huán)境可以通過信號(hào)介導(dǎo)的細(xì)胞之間的相互作用來實(shí)現(xiàn)。該研究提出了細(xì)胞分化過程中一個(gè)新的微環(huán)境調(diào)控模式，為理解哺乳動(dòng)物生殖細(xì)胞和其它類型的干細(xì)胞的分化調(diào)節(jié)機(jī)制提供了新的思路。

該研究的主要作者有PTN項(xiàng)目博士生石靜遠(yuǎn)，博士后金真和PTN項(xiàng)目博士生于雅馨。論文其他作者包括張永超，楊斧博士，及核酸測序中心的黃煥偉和蔡濤博士，襲榮文博士為論文的通訊作者。該研究由國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和北京市科委資助，在北京生命科學(xué)研究所完成。

論文鏈接：
https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(20)31766-8

來源：NIBS