美國(guó)密蘇里州堪薩斯城斯道爾醫(yī)學(xué)研究所Fengchao Wang博士等人建立了優(yōu)良的功能學(xué)實(shí)驗(yàn)以區(qū)分小鼠及人類(lèi)的腸道干細(xì)胞，并鑒定出了人和小鼠腸道干細(xì)胞可靠的表面標(biāo)志物。鑒定腸道干細(xì)胞在很大程度上依賴(lài)轉(zhuǎn)基因報(bào)告小鼠模型。但是該研究方法受到嵌合型表達(dá)的限制而且很難在人體組織中直接應(yīng)用。作者主要采用免疫組化、實(shí)時(shí)定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)以及熒光激活流式細(xì)胞分選技術(shù)分別分析小鼠和人類(lèi)腸道組織原代獲取的上皮細(xì)胞。我們?cè)诜诌x表達(dá)Lgr5標(biāo)記的綠色熒光蛋白細(xì)胞的基礎(chǔ)上，分析不同表面標(biāo)志物的組合。我們開(kāi)發(fā)了一種培養(yǎng)流程能夠便利地從小鼠腸道分離出功能性腸道干細(xì)胞。

    并利用人腸道隱窩細(xì)胞和公認(rèn)的人腸道干細(xì)胞對(duì)該實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了驗(yàn)證。流式細(xì)胞儀篩選結(jié)果顯示小鼠表面標(biāo)志物為CD44(+)CD24(lo)CD166(+) 的小腸和結(jié)腸腸粘膜上皮細(xì)胞高表達(dá)干細(xì)胞相關(guān)基因。根據(jù)表達(dá)GRP78或c-Kit的情況排除過(guò)渡型增殖細(xì)胞及祖細(xì)胞。小鼠小腸粘膜分離出的CD44(+)CD24(lo)CD166(+) GRP78(lo/-)細(xì)胞推定為腸道干細(xì)胞，包含有Lgr5-GFP(hi)和Lgr5-GFP(med/lo) 兩個(gè)亞群。利用GSK抑制劑CHIR99021及E-鈣粘著蛋白穩(wěn)定劑Thiazovivin進(jìn)行培養(yǎng)，單獨(dú)分離出的腸道干細(xì)胞中25%-30%可以形成集落。研究結(jié)果表明， CD44(+)CD24(lo)CD166(+)GRP78(lo/-)以及CD44(+)CD24(lo)CD166(+)c-Kit(-)可以簡(jiǎn)單易行地分離純化出小鼠小腸及結(jié)腸干細(xì)胞。

    CD44(+)CD24(-/lo)CD166(+)同樣可以鑒定出人腸道干細(xì)胞。這些發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步研究小鼠及人腸道干細(xì)胞的功能提供了基礎(chǔ)。研究背景：因腸道上皮細(xì)胞具有結(jié)果簡(jiǎn)單、更新速度快的特點(diǎn)，所以為研究成年哺乳動(dòng)物干細(xì)胞的功能提供了良好的模型。小鼠體內(nèi)遺傳標(biāo)記結(jié)合世系追蹤是一種很好的鑒定小鼠腸道干細(xì)胞的方法。然而此種方法依賴(lài)轉(zhuǎn)基因或基因敲入技術(shù)將標(biāo)記蛋白例如Lgr5-綠色熒光蛋白轉(zhuǎn)入小鼠體內(nèi)構(gòu)建轉(zhuǎn)基因小鼠模型以鑒定隱窩柱狀細(xì)胞，并通過(guò)結(jié)構(gòu)報(bào)告Bmi-1、mTert、Hopx和Lrig 1以標(biāo)記+4位置的腸道干細(xì)胞。而且，這些轉(zhuǎn)基因報(bào)告小鼠模型經(jīng)常馬賽克融合表達(dá)基因。更重要的是由小鼠中鑒定出的亞群無(wú)法直接應(yīng)用于人類(lèi)相關(guān)研究。這就大大限制了在人體對(duì)腸道干細(xì)胞功能的研究。多項(xiàng)研究利用鑒定單一基因的表達(dá)來(lái)區(qū)分腸道干細(xì)胞，如EphB2、CD24和CD166等。

    但單一表面標(biāo)志物并不能有效地將祖細(xì)胞和分化細(xì)胞分開(kāi)。例如EphB2在超過(guò)60%的人隱窩細(xì)胞中存在不同程度的表達(dá)。即使是EphB高表達(dá)的細(xì)胞群中也同時(shí)包括了腸道干細(xì)胞和Muc2+的祖細(xì)胞。表達(dá)Sox9-GFP或CD24+的分離的腸道干細(xì)胞其集落形成率僅0.2%-0.6%。由此可見(jiàn)，上述所有單一的細(xì)胞表面標(biāo)志物均不能很理想地分離腸道干細(xì)胞。所以鑒定能高效分離腸道干細(xì)胞的細(xì)胞表面標(biāo)志物集合具有重要意義。然而在體外培養(yǎng)腸道干細(xì)胞存在一定的困難，其良好的生長(zhǎng)依賴(lài)潘氏細(xì)胞的存在。雖然有報(bào)道稱(chēng)Wnt3a可在體外培養(yǎng)細(xì)胞中取代潘氏細(xì)胞，但也存在爭(zhēng)議。有學(xué)者指出Lgr5+的隱窩柱狀細(xì)胞只有在與潘氏細(xì)胞混合而不是Wnt3a存在的情況下才可生長(zhǎng)良好。在結(jié)腸不存在潘氏細(xì)胞的情況下c-Kit+的杯狀細(xì)胞可以支持結(jié)腸干細(xì)胞的生長(zhǎng)但效率很低。由此可見(jiàn)開(kāi)發(fā)出一套優(yōu)良的體外培養(yǎng)系統(tǒng)對(duì)于腸道干細(xì)胞研究十分重要。

    在本研究中，我們?cè)贚gr5不同表達(dá)水平的基礎(chǔ)上，鑒定了小鼠腸道干細(xì)胞的表面標(biāo)志物組合，并采用新的培養(yǎng)方法研究了這類(lèi)細(xì)胞的功能特性。這個(gè)方法在流式細(xì)胞儀分離鑒定的人腸道干細(xì)胞以及隱窩細(xì)胞中得到了驗(yàn)證。近期發(fā)現(xiàn)腸道干細(xì)胞存在2個(gè)亞群在調(diào)節(jié)腸道組織內(nèi)穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮作用。一是定位于潘氏細(xì)胞區(qū)域接近+4位置的與潘氏細(xì)胞、靜止期腸道干細(xì)胞混合在一起的隱窩柱狀上皮細(xì)胞有著快速循環(huán)更新的特性。報(bào)道指出隱窩柱狀上皮細(xì)胞表達(dá)所有+4區(qū)域腸道干細(xì)胞表面標(biāo)志物。另一類(lèi)是近期研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)發(fā)生基因消融或射線損傷時(shí)，定位在潘氏細(xì)胞區(qū)域以上的腸道干細(xì)胞儲(chǔ)備亞群被激活并取代損傷上皮細(xì)胞。然而遺憾的是并未鑒定出能夠區(qū)分該亞型腸道干細(xì)胞的表面標(biāo)志物。