组织再生过程中新生细胞的来源主要分为两种，一种是来自于成体干细胞自我扩增并分化，另一种是来自于原先存在的已分化的细胞。在后者相关的研究领域发现，已分化的细胞可以经历一个去分化或者重编程的过程贡献组织的再生，并且在多个组织中都有发现，例如肺、小肠、胰腺和肝脏。在肝脏的损伤再生过程中，已有研究表明，成熟肝细胞的去分化过程是肝细胞重要来源之一。肝脏损伤下成熟肝细胞能发生去分化过程，转变成Sox9+类肝前体细胞 (Liver progenitor-like cells, LPLCs)贡献肝脏内细胞的来源。

肝脏分子病理研究团队惠利健课题组在2019年发表的的Cell Stem Cell的工作中的工作证明，肝细胞具有重编程能力的内在特性是受到Arid1a调控，Arid1a预先开放了成熟肝细胞中重编程相关基因（Reprogramming related genes，RRG）的染色质，从而使得成熟肝细胞可以响应损伤信号发生重编程，称为重编程感受态 (Reprogramming competence)，为重编程的发生提供了分子基础。那什么外源信号诱导了重编程的发生呢？损伤下肝细胞重编程发生通常是在一个特定的区域内，因此，这些损伤外源信号应该也存在特异的区域分布。此外，RRG基因很多都是胚胎发育相关，是否肝细胞去分化利用了胚胎时期的信号，重新在损伤过程激活了这些RRG基因？或者有损伤特定机制另外调控了这些RRG基因？

在该研究中，惠利健组研究人员先利用单细胞测序的手段，解析了健康的肝脏和损伤肝脏里的肝细胞不同亚群的表达谱，鉴定到损伤出现的Sox9+ LPLCs。LPLCs的特征基因同样在肝胚胎发育过程中高度富集，说明肝细胞去分化重新激活了胚胎发育时期的基因。通过伪时间分析，结合单样本GSEA富集分析，研究人员解析了从正常肝细胞转变到LPLCs过程中激活的信号通路，发现免疫信号通路在转变过程中高度激活，并且免疫信号通路的激活程度与重编程轨迹呈正相关。免疫信号主要来源于免疫细胞，那是否存在免疫细胞亚群诱导了肝细胞去分化？

接下来，研究人员对肝脏的不同种类的免疫细胞进行了敲除，发现敲除巨噬细胞能够显著抑制LPLCs的出现，而敲除适应性免疫细胞以及NK细胞和粒细胞对LPLCs出现无明显作用。由于肝脏损伤下，巨噬细胞存在异质性，按照来源分主要分为两种，一种是胚胎发育时期来源的Kupffer细胞 (KCs)，另一种是损伤下招募的单核来源的巨噬细胞 (MoMFs)。研究人员通过对巨噬细胞进行单细胞测序，解析了肝脏损伤下巨噬细胞的异质性，并利用巨噬细胞谱系特异性敲除的动物模型，发现KCs是LPLCs出现所必要的，而阻断MoMFs对LPLCs出现无影响。确定KCs是调控去分化的关键，那KCs调控去分化的作用机理是什么？

为了研究KCs调控LPLCs的分子机制，研究人员对KCs特异分泌的因子进行体内过表达筛选，发现KC特异表达的IL-6可以在无损伤的肝脏内诱导LPLCs出现，具体机制是结合肝细胞IL6R/gp130受体，其下游是通过STAT3信号转导实现。最后，为了研究STAT3调控重编程基因表达的分子机制，研究人员利用ChIP-seq技术证明了STAT3能够结合到重编程相关基因的位点。这些位点是受Arid1a调控并预先开放的染色质区域。这些位点同样具有更高的H3K27ac (增强子) 的修饰，体内的报告系统实验也揭示STAT3能结合到增强子区域，促进下游基因的转录，展示了转录激活的能力。由于LPLCs的特征基因也包含了胚胎发育时期基因，有趣的是，研究人员发现由于IL6/STAT3在胚胎发育中不表达，而且RRG活化位点与发育过程完全不同，发育相关组蛋白H3K27ac修饰在LPLCs相关的增强子也未活化，说明了肝脏损伤下IL-6/STAT3信号是结合了损伤特异的增强子诱导了前体基因的表达。

图：Kupffer细胞来源IL-6通过损伤特异增强子诱导肝细胞去分化机制

该研究得到分子细胞科学卓越创新中心动物实验技术平台、细胞分析技术平台和分子生物学技术平台的大力支持。该工作得到中国科学院、基金委、科技部、上海市科委、上海市发改委等经费支持。

中科院分子细胞科学卓越创新中心惠利健团队招聘副研和博士后，主要从事用系统生物学手段研究细胞属性转变的调控机制研究，或肝组织体外构建和组织结构再生研究。受聘者独立完成科研任务，协助研究生培养。科研条件优越，薪酬待遇优厚，并且有良好的个人发展前途。

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相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.stem.2023.01.009