Ift140基因小鼠模型在鑒定出唾液腺干/祖細(xì)胞的標(biāo)志物研究中的應(yīng)用

唾液腺是脊椎動(dòng)物的消化腺之一。它分泌唾液，可潤(rùn)濕食物和分解食物，對(duì)維持口腔環(huán)境和健康至關(guān)重要。然而，唾液腺也可能出現(xiàn)功能障礙，比如頭頸部接受放射治療或患上某些自身免疫性疾�。ㄈ绺稍锞C合征）時(shí)，唾液分泌會(huì)減少，使人產(chǎn)生口干的感覺。

通過(guò)激活組織駐留的干/祖細(xì)胞，腺體的結(jié)構(gòu)和功能有望得到恢復(fù)。角蛋白-14⁺（K14⁺）細(xì)胞被認(rèn)為是真正的唾液腺干/祖細(xì)胞，因此獲得了越來(lái)越多的關(guān)注。然而，K14也在終末分化的肌上皮細(xì)胞中表達(dá)，因此需要更準(zhǔn)確的分子標(biāo)志物來(lái)鑒定唾液干/祖細(xì)胞。

最近，同濟(jì)大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院團(tuán)隊(duì)鑒定出唾液腺干/祖細(xì)胞的組合標(biāo)志物IFT140⁺/K14⁺，并闡明IFT140和纖毛在調(diào)控唾液干/祖細(xì)胞分化和腺體再生中的重要作用。這項(xiàng)成果于10月10日發(fā)表在《International Journal of Oral Science》雜志上。
 

來(lái)源：《International Journal of Oral Science》
（https://doi.org/10.1038/s41368-022-00200-5）

研究材料與方法
研究人員使用了導(dǎo)管結(jié)扎誘導(dǎo)損傷的小鼠模型以及Ift140條件性基因敲除小鼠探究IFT140是否以及如何參與唾液腺上皮的發(fā)育；使用Ift140-CreER小鼠與Rosa26^tdTomato小鼠（二者均由賽業(yè)生物提供）雜交，以產(chǎn)生Ift140-TdT品系用于遺傳譜系示蹤分析。文中實(shí)驗(yàn)測(cè)定了小鼠的唾液流速和組成，并通過(guò)H&E染色等分析來(lái)觀察小鼠唾液腺的發(fā)育過(guò)程。

技術(shù)路線
01 研究IFT蛋白是否參與唾液腺再生過(guò)程
02 系統(tǒng)分析IFT140在頜下腺上皮中的表達(dá)模式
03 利用遺傳譜系示蹤分析驗(yàn)證IFT140⁺/K14⁺細(xì)胞是否代表唾液腺干/祖細(xì)胞
04 利用Ift140-cKO小鼠研究IFT140如何參與唾液腺上皮發(fā)育
05 分析IFT140是否影響唾液腺的再生過(guò)程
06 探索IFT140如何調(diào)控K14⁺干/祖細(xì)胞的功能

研究結(jié)果
1.IFT140在K14⁺干/祖細(xì)胞中強(qiáng)烈表達(dá)
初級(jí)纖毛是一種傳感細(xì)胞器，通過(guò)調(diào)節(jié)多條信號(hào)通路參與干細(xì)胞分化和更新。纖毛的雙向轉(zhuǎn)運(yùn)功能離不開纖毛內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（IFT）。研究人員之前發(fā)現(xiàn)，IFT復(fù)合物的核心組分IFT140在牙齒和骨骼發(fā)育過(guò)程中起到重要作用。于是，作者想了解IFT140功能與K14⁺干/祖細(xì)胞活化之間的關(guān)系，以及IFT140是否參與了唾液腺的發(fā)育和再生。

研究人員使用了經(jīng)典的導(dǎo)管結(jié)扎誘導(dǎo)損傷的成年小鼠模型，在結(jié)扎2周后，腺體體積減小。作者發(fā)現(xiàn)，在損傷后的早期再生階段，Ift140表達(dá)明顯升高，表明IFT140可能在這個(gè)階段起到積極的作用。

作者還發(fā)現(xiàn)，IFT140在小鼠胚胎16天（E16）的K14⁺細(xì)胞中高表達(dá)（比例高達(dá)95.1%），這代表頜下腺（SMG）經(jīng)歷終末分化的特定階段。然而，表達(dá)IFT140的K14⁺細(xì)胞與總K14⁺細(xì)胞的比例隨時(shí)間而下降，到8周時(shí)下降至4.5%。由于快速發(fā)育期間表達(dá)IFT140的K14⁺細(xì)胞比例較高，而成熟期比例較低，作者推測(cè)IFT140⁺/K14⁺細(xì)胞可代表唾液腺中的組織駐留干/祖細(xì)胞。

為了驗(yàn)證這一假設(shè)，研究人員采用了遺傳譜系示蹤方法來(lái)分析IFT140⁺細(xì)胞及其后代在頜下腺發(fā)育過(guò)程中的命運(yùn)。作者將Ift140-CreER小鼠與報(bào)告品系Rosa26^tdTomato小鼠雜交（二者均由賽業(yè)生物提供），以產(chǎn)生Ift140-TdT品系。作者發(fā)現(xiàn)，共表達(dá)K14的IFT140⁺細(xì)胞具有自我更新以及向顆粒導(dǎo)管細(xì)胞分化的能力（圖1）。這些結(jié)果與之前報(bào)道的K14⁺干/祖細(xì)胞的命運(yùn)一致，表明IFT140在唾液腺發(fā)育過(guò)程中參與了K14⁺干/祖細(xì)胞的分化。
 

圖1 K14⁺細(xì)胞中的IFT140表達(dá)模式與其分化過(guò)程一致

2.Ift140缺失影響唾液腺發(fā)育和再生
為了進(jìn)一步研究IFT140如何參與唾液上皮發(fā)育，作者構(gòu)建了Ift140條件性基因敲除（Ift140-cKO）小鼠。Ift140-cKO幼齡小鼠的腺泡面積比對(duì)照小鼠小得多，且分泌顆粒在顆粒導(dǎo)管中過(guò)度積累。這些結(jié)果顯示，Ift140在K14⁺細(xì)胞中的選擇性缺失改變了腺泡上皮和導(dǎo)管上皮的組織結(jié)構(gòu)。同時(shí)，Ift140的缺失也導(dǎo)致K14⁺干/祖細(xì)胞功能失調(diào)，對(duì)唾液腺上皮的發(fā)育產(chǎn)生負(fù)面影響。

那么，K14⁺細(xì)胞中的Ift140缺失是否也影響唾液腺再生過(guò)程？作者發(fā)現(xiàn)，Ift140-cKO腺體在導(dǎo)管結(jié)扎2周后的恢復(fù)速度比對(duì)照腺體慢。具體來(lái)說(shuō)，腺泡和顆粒導(dǎo)管細(xì)胞中的分泌顆粒減少，小葉間隙更寬。在Ift140-cKO腺體的導(dǎo)管細(xì)胞中始終觀察到細(xì)胞質(zhì)空泡化。此外，Ift140-cKO腺體的DNA損傷數(shù)量顯著高于對(duì)照腺體，表明敲除小鼠的腺體恢復(fù)受到抑制（圖2）。作者由此推斷，IFT140⁺/K14⁺細(xì)胞是上皮再生所必需的。
 

圖2 K14⁺細(xì)胞中的Ift140缺失影響了唾液腺再生過(guò)程

3.IFT140是協(xié)調(diào)纖毛信號(hào)轉(zhuǎn)運(yùn)所必需的
接下來(lái)，研究人員評(píng)估了WT小鼠和Ift140-cKO小鼠在導(dǎo)管結(jié)扎前后的細(xì)胞纖毛水平。對(duì)于WT小鼠，有纖毛的細(xì)胞數(shù)量在導(dǎo)管結(jié)扎后顯著增加，有纖毛的K14⁺細(xì)胞數(shù)量也是。然而，這些增加在Ift140-cKO腺體中被抑制，表明Ift140缺失抑制了頜下腺再生過(guò)程中K14⁺干/祖細(xì)胞的纖毛發(fā)生。

初級(jí)纖毛協(xié)調(diào)了與組織發(fā)育和再生有關(guān)的多條信號(hào)通路，比如Shh和Wnt等。后續(xù)分析顯示，Ift140缺失導(dǎo)致Shh通路中的重要受體Smo無(wú)法移位到纖毛膜上，因此無(wú)法激活下游信號(hào)傳導(dǎo)。這些結(jié)果表明，在唾液腺再生過(guò)程中需要IFT140來(lái)協(xié)調(diào)纖毛信號(hào)轉(zhuǎn)運(yùn)，以確保K14⁺祖細(xì)胞的功能。

研究結(jié)論
總的來(lái)說(shuō)，研究人員建議將IFT140⁺/K14⁺作為唾液干/祖細(xì)胞的標(biāo)志物。作者證明IFT140通過(guò)調(diào)控K14⁺干/祖細(xì)胞的功能而在唾液腺發(fā)育和再生中發(fā)揮重要作用。這項(xiàng)研究為唾液腺損傷的干細(xì)胞治療提供了新的視角。

原文檢索
[1] Zhang, X., Zhou, J., Wang, X. et al. IFT140⁺/K14⁺ cells function as stem/progenitor cells in salivary glands. Int J Oral Sci 14, 49 (2022). https://doi.org/10.1038/s41368-022-00200-5
 

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Ift140基因條件性敲除小鼠

小鼠福利，限定發(fā)放中~

品系名稱：
C57BL/6J-Ift140^em1(flox)Cya

品系編號(hào)：
CKOCMP-106633-Ift140-B6J-VA

產(chǎn)品編號(hào)：
S-CKO-00518

應(yīng)用方向：
免疫系統(tǒng),心血管系統(tǒng),腎和泌尿系統(tǒng),細(xì)胞分化,細(xì)胞組成,細(xì)胞定位

打靶方案：