YAP/TAZ依赖的结肠上皮重编程将ECM重塑与组织再生联系起来

YAP/TAZ-Dependent Reprogramming of Colonic Epithelium Links ECM Remodeling to Tissue Regeneration.

作者信息Shiro Yui, Luca Azzolin, Martti Maimets, Marianne Terndrup Pedersen, Robert P Fordham, Stine L Hansen, Hjalte L Larsen, Jordi Guiu, Mariana R P Alves, Carsten F Rundsten, Jens V Johansen, Yuan Li, Chris D Madsen, Tetsuya Nakamura, Mamoru Watanabe, Ole H Nielsen, Pawel J Schweiger, Stefano Piccolo, Kim B Jensen
PMID29249464
发布时间2018-01-04
DOI10.1016/j.stem.2017.11.001

实验完整度

高

包含体内DSS结肠炎模型、体外胶原/Wnt培养体系、YAP/TAZ条件敲除与过表达功能验证及人结肠样本

主要模型

C57BL/6J小鼠DSS结肠炎模型 小鼠小肠和结肠类器官3D培养 YAP/TAZ条件性双敲除小鼠 溃疡性结肠炎患者结肠活检样本

重点核对

DSS给药浓度2.5%(C57BL/6J)或3.3%(RAG2−/−),饮水5天 FAK抑制剂PND-1186 150 mg/kg和Src抑制剂Saracatinib 50 mg/kg,DSS后第8-12天口服灌胃 YAP/TAZ敲除通过Tamoxifen 3 mg/body腹腔注射诱导 胶原I培养中Wnt3a和YAP S127A过表达用于重编程验证 体内移植实验使用约600个类器官片段经结肠灌注

摘要

严重的结肠上皮损伤后组织再生的机制仍不清楚。Jensen及其同事发现,结肠上皮经历了深刻的重新编程,进入一种具有胎儿样特性的更原始状态。此外,他们证明YAP和TAZ在组织重编程过程中作为关键的机械传感器发挥作用。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
严重结肠上皮损伤后,组织再生在细胞水平如何被编排,以及细胞命运如何受严重影响?
核心机制
ECM重塑增加胶原I,激活整合素/FAK/Src信号,进而激活YAP/TAZ,驱动上皮短暂重编程为胎儿样原始状态以促进再生。
主要证据
DSS结肠炎小鼠中修复上皮表达Sca1和胎儿标志物,YAP/TAZ敲除或FAK/Src抑制延迟修复;胶原I加Wnt3a培养可YAP/TAZ依赖地诱导体外重编程。
研究意义
揭示YAP/TAZ在组织修复中细胞重编程的生理作用,并提供基于临床级胶原I的确定成分培养体系,可能用于炎症性肠病再生医学。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

DSS结肠炎模型建立与修复上皮鉴定

建立严重结肠损伤后的再生模型并鉴定修复上皮标志物。

C57BL/6J小鼠给予2.5% DSS饮水5天,诱导结肠溃疡;流式分选Epcam+Sca1high细胞,进行qRT-PCR和微阵列分析。

2

修复上皮的胎儿样转录特征验证

验证修复上皮是否重编程为胎儿样状态。

比较胎儿和成人器官培养物转录谱,GSEA分析胎儿基因签名在修复上皮中的富集;免疫荧光检测Anxa1和Tacstd2/Trop2。

3

ECM重塑和FAK/Src信号激活验证

探究修复上皮中ECM重塑及整合素下游信号的激活。

第二谐波生成显微镜检测胶原纤维;免疫荧光检测β1整合素、FAK、pSrc和F-actin;FAK/Src抑制剂体内处理。

4

YAP/TAZ激活及功能必要性验证

验证YAP/TAZ在修复上皮中被激活且功能必需。

免疫荧光检测YAP核定位;GSEA分析YAP/TAZ活性签名;使用YAP/TAZ条件性双敲除小鼠和YAP S127A过表达模型。

5

体外胶原I/Wnt培养体系重建修复上皮

在确定成分培养体系中重现修复上皮样状态。

小鼠小肠上皮细胞在胶原I基质中培养,添加Wnt3a;检测YAP核定位、YAP/TAZ靶基因和胎儿标志物;使用FAK/Src/Rho/肌动蛋白抑制剂。

6

YAP/TAZ在体内组织再生和移植中的必要性验证

验证YAP/TAZ在体内结肠修复和类器官移植中的功能。

YAP/TAZ cDKO小鼠DSS处理后评估体重和溃疡面积;竞争性移植实验比较cDKO和对照类器官在损伤结肠中的 engraftment。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
葡聚糖硫酸钠MP Biomedicals0216011090
生长因子减少基质胶Corning356231
I型胶原蛋白基质Nitta Gelatin631-00651
人表皮生长因子PeprotechAF-100-15
鼠Noggin蛋白Peprotech250-38
鼠R-spondin1蛋白R&D systems3474-RS
鼠Wnt3a蛋白Cell guidance systemsGFM77
大鼠抗Sca1抗体R&D systemsBAM1226
兔抗YAP抗体Cell Signaling Technology4912
兔抗FAK抗体Millipore06-543
兔抗磷酸化Src抗体Cell Signaling Technology2101
抗小鼠EpCAM APC抗体eBioscience17-5791-80
PE/Cy5抗小鼠Sca1抗体Biolegend108109
他莫昔芬SigmaT5648
FAK抑制剂(体内)SelleckchemPND-1186
Src抑制剂(体内)SelleckchemSaracatinib
维替泊芬SigmaSML0534
多西环素SigmaD9891

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
DSS结肠炎模型
DSS浓度(2.5% vs 3.3%)、给药时长(5天)、小鼠品系和年龄
阅读提示:Methods: Experimental Colitis
YAP/TAZ敲除诱导
Tamoxifen剂量(3 mg/body)、注射途径(腹腔)、诱导时间(DSS前2周)
阅读提示:Methods: Experimental Colitis
FAK/Src抑制剂体内处理
抑制剂剂量(PND-1186 150 mg/kg;Saracatinib 50 mg/kg)、给药途径(口服灌胃)、时间窗(DSS后第8-12天)
阅读提示:Methods: Experimental Colitis
胶原I体外培养
胶原类型(Cellmatrix Type I-A)、Wnt3a浓度(100 ng/ml)、培养基补充成分(ENR+Nicotinamide)
阅读提示:Methods: Primary cultures of mouse small intestinal and colonic epithelial cells
类器官移植
移植细胞数(约600个类器官片段)、移植时间(DSS后第8和11天)、受体小鼠品系(RAG2−/−)
阅读提示:Methods: Transplantation