6月2日，《自然-實(shí)驗(yàn)手冊》（Nature Protocols）在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心周斌研究組與西湖大學(xué)何靈娟研究組合作完成的研究成果（Genetic recording of in vivo cell proliferation by ProTracer）。該研究闡釋了細(xì)胞增殖示蹤技術(shù)——ProTracer的構(gòu)建及應(yīng)用，并以肝細(xì)胞增殖的示蹤為例，論述了如何利用ProTracer技術(shù)示蹤成體哺乳動(dòng)物在器官穩(wěn)態(tài)與修復(fù)再生過程中的細(xì)胞增殖。

細(xì)胞增殖是多種組織器官發(fā)育、穩(wěn)態(tài)維持及修復(fù)再生過程中細(xì)胞來源的基礎(chǔ)。體內(nèi)細(xì)胞增殖由于細(xì)胞類型以及所處的時(shí)期不同存在較大差異。此前，領(lǐng)域內(nèi)較為常用的檢測細(xì)胞增殖的方法主要分為細(xì)胞增殖標(biāo)志物染色、核苷酸類似物摻入及同位素?fù)饺搿Ｉ鲜龇椒▽τ跈z測體內(nèi)細(xì)胞增殖均有一定的局限性：細(xì)胞增殖標(biāo)志物染色方法只能檢測某個(gè)瞬間的細(xì)胞增殖狀態(tài)，核苷酸類似物可以進(jìn)行長時(shí)程的摻入?yún)s有一定的細(xì)胞毒性，同位素?fù)饺氲臋z測方法比較復(fù)雜且不便捷。此外，上述檢測方法均無法做到細(xì)胞類型特異性的細(xì)胞增殖檢測。當(dāng)目的細(xì)胞的增殖速率較為緩慢時(shí)，利用上述檢測方法易出現(xiàn)目的細(xì)胞的增殖信號(hào)被其他增殖速率較快的細(xì)胞增殖信號(hào)干擾或淹沒的問題。為了解決上述問題，周斌研究組最近建立了能夠示蹤體內(nèi)細(xì)胞增殖的遺傳示蹤技術(shù)——Proliferation Tracer（ProTracer）。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在體內(nèi)長時(shí)間不間斷地示蹤細(xì)胞增殖、細(xì)胞類型特異性的細(xì)胞增殖檢測以及活體檢測細(xì)胞增殖等多方面的突破。

該工作剖析了使用ProTracer技術(shù)進(jìn)行細(xì)胞增殖示蹤的技術(shù)細(xì)節(jié)，包括小鼠品系的構(gòu)建、鑒定、交配策略以及細(xì)胞增殖示蹤的最終檢測方法。為了實(shí)現(xiàn)體內(nèi)無縫隙捕捉細(xì)胞增殖，研究構(gòu)建了一個(gè)可被誘導(dǎo)變成Cre的CreER小鼠品系——Ki67-Cre-rox-ER-rox（Ki67-CrexER），其中rox是Dre同源重組酶的識(shí)別位點(diǎn)。當(dāng)將Ki67-CrexER小鼠與特定的DreER小鼠結(jié)合后，DreER能夠在Tamoxifen誘導(dǎo)后入核并識(shí)別Ki67-CrexER中的rox位點(diǎn)，同時(shí)發(fā)生Dre-rox同源重組反應(yīng)將位于兩個(gè)rox位點(diǎn)之間的ER序列切割掉，從而在DreER表達(dá)的細(xì)胞中將誘導(dǎo)性表達(dá)的Ki67-CrexER轉(zhuǎn)變?yōu)槌掷m(xù)性表達(dá)的Ki67-Cre，實(shí)現(xiàn)時(shí)空可控以及細(xì)胞特異性的細(xì)胞增殖的不間斷捕捉。此外，結(jié)合熒光素酶報(bào)告基因，ProTracer技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)終身無創(chuàng)檢測活體動(dòng)物內(nèi)特定細(xì)胞類型的增殖，無需處死動(dòng)物。

該工作以成體小鼠肝臟作為示例，探究了對成年小鼠組織中細(xì)胞增殖的示蹤，包括小鼠交配策略、tamoxifen誘導(dǎo)策略、小鼠損傷模型與組織樣本分析等?？蒲腥藛T利用ProTracer技術(shù)探討了肝臟在成體組織穩(wěn)態(tài)及損傷再生中的肝細(xì)胞增殖，并量化了肝臟穩(wěn)態(tài)以及損傷狀態(tài)下的新生肝細(xì)胞數(shù)量，發(fā)現(xiàn)了肝細(xì)胞增殖的區(qū)域性富集現(xiàn)象，揭示了成體肝臟中新生肝細(xì)胞的主要來源。該工作的發(fā)表為領(lǐng)域內(nèi)使用ProTracer技術(shù)研究特定細(xì)胞類型的體內(nèi)增殖示蹤提供了便利。

研究工作得到中國科學(xué)院、國家自然科學(xué)基金、科學(xué)技術(shù)部、上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)，以及分子細(xì)胞卓越中心動(dòng)物平臺(tái)和細(xì)胞平臺(tái)等的支持。

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紅色：GS+肝細(xì)胞；紫色：E-Cad+肝細(xì)胞；綠色：GFP+肝細(xì)胞