内皮LATS2是骨髓纤维化的抑制因子

Endothelial LATS2 is a suppressor of bone marrow fibrosis

作者信息Kishor K Sivaraj, Paul-Georg Majev, Backialakshmi Dharmalingam, Silke Schröder, Bella Banjanin, Martin Stehling, Dagmar Zeuschner, Alfred Nordheim, Rebekka K Schneider, Ralf H Adams
PMID39155965
发布时间2024
DOI10.1038/s44161-024-00508-x

实验完整度

包含EC特异性基因敲除小鼠模型、YAP1过表达及SRF敲除回补实验、单细胞RNA测序、组织学染色、μCT、体外BMSC处理等,涵盖分子、细胞、组织及体内多层级验证。

主要模型

Lats2iΔEC小鼠(内皮特异性Lats2敲除) YapKIiEC小鼠(内皮特异性YAP1S112A敲入) Lats2 SrfiΔEC小鼠(内皮特异性Lats2和Srf双敲除) ThPO和MPLW515L诱导的骨髓纤维化小鼠模型

重点核对

内皮特异性Lats2敲除(Cdh5-CreERT2)及他莫昔芬诱导方案(4-5周龄,连续5天腹腔注射1mg) YAP1/TAZ蛋白表达水平及核定位(免疫荧光检测) SRF在Lats2iΔEC mpECs中的表达变化(RNA和蛋白水平) Srf敲除对Lats2iΔEC表型的拯救效果(血管结构、纤维化标志物、骨量) scRNA-seq细胞类型鉴定及差异基因分析(EC、BMSC、CHO、SMC等)

摘要

骨髓纤维化和骨质硬化是破坏骨髓功能的纤维化疾病,发生在各种白血病中,也响应于造血细胞的非恶性改变。在这里,我们表明内皮细胞特异性失活编码Hippo激酶大肿瘤抑制激酶2的Lats2基因,或过表达下游效应分子YAP1,可诱导肌成纤维细胞形成,并导致广泛的纤维化和骨质硬化,损害骨髓功能并引起脾脏中的髓外造血。机制上,LATS2缺失诱导内皮-间质转化,导致细胞外基质和分泌信号分子表达增加。内皮细胞的变化涉及血清反应因子靶基因表达增加,并且显著的是,LATS2突变表型的主要方面可通过失活Srf基因得以拯救。这些发现将内皮细胞确定为骨髓纤维化的驱动因素,增进了对骨髓纤维化和骨质硬化疾病的理解,目前这些疾病缺乏药物治疗。

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
内皮细胞中Lats2缺失是否以及如何导致骨髓纤维化和骨质硬化?
核心机制
内皮细胞Lats2缺失导致YAP1/TAZ活性增加,通过上调血清反应因子(SRF)诱导内皮-间质转化(EndMT),促进细胞外基质和分泌因子表达,进而驱动骨髓纤维化和骨质硬化。
主要证据
Lats2iΔEC小鼠出现血管异常、纤维化和骨质硬化,YapKIiEC小鼠表型相似,而Lats2 SrfiΔEC双敲除可逆转大部分表型;scRNA-seq显示mpECs中SRF靶基因上调,且EndMT相关基因表达增加。
研究意义
研究揭示内皮细胞是骨髓纤维化的驱动因素,为理解骨髓纤维化和骨质硬化疾病提供了新机制,可能为缺乏药物治疗的这些疾病提供新的治疗靶点。

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

内皮特异性Lats2敲除小鼠模型建立

探究内皮细胞中Lats2缺失对骨髓稳态的影响

通过Cdh5-CreERT2介导的Lats2条件性敲除,他莫昔芬诱导后分析12周龄小鼠

2

骨血管形态和纤维化表型分析

确认Lats2缺失是否导致血管异常和纤维化

通过免疫荧光、组织学染色(Safranin O、AZAN、网织纤维)和透射电镜分析骨切片

3

骨髓造血功能和髓外造血评估

检测骨髓纤维化是否影响造血功能并导致髓外造血

通过血细胞计数、FACS分析骨髓和脾脏细胞群,组织学观察脾脏红白髓比例

4

单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析

全面解析Lats2缺失后骨髓基质细胞异质性和细胞间通讯变化

从股骨和胫骨分离非造血基质细胞,进行10x Chromium单细胞转录组测序,分析细胞亚群及差异基因

5

机制验证实验

验证YAP1/TAZ和SRF在Lats2缺失诱导的EndMT和纤维化中的作用

生成Yap1/Taz双敲除(Yap1/TaziΔEC)、YAP1稳定过表达(YapKIiEC)以及Lats2/Srf双敲除(Lats2 SrfiΔEC)小鼠,分析骨表型

6

体外细胞实验验证分泌因子作用

验证EC衍生的分泌因子是否直接诱导BMSC向肌成纤维细胞分化

体外培养野生型BMSC,分别用TGFβ1、内皮素1(ET1)或肾上腺髓质素(ADM)处理24小时,通过qPCR检测肌成纤维细胞标志物表达

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
他莫昔芬----
抗内皮粘蛋白抗体(V.7C7)Santa Cruz Biotechnologysc-65495
抗CD31抗体R&D SystemsAF3628
抗PDGFRβ抗体R&D SystemsAF1042
α-SMA-Cy3抗体Sigma-AldrichC6198
α-SMA-eFluor660抗体eBioscience50-9760-82
抗YAP1/TAZ抗体(D24E4)Cell Signaling Technology8418
抗波形蛋白抗体(D21H3)Cell Signaling Technology5741
抗Tagln(SM22α)抗体Abcamab14106
抗纤连蛋白抗体Sigma-AldrichF3648
抗血小板反应蛋白1抗体Abcamab85762
抗血管生成素2抗体Abcamab8452
抗小窝蛋白1抗体Cell Signaling Technology3238
抗IV型胶原抗体AbD Serotec2150-1470
抗Osterix抗体Abcamab22552
抗MMP9抗体R&D SystemsAF909
抗I型胶原抗体MilliporeAB765P
抗X型胶原抗体Abcamab58632
抗LATS2抗体GeneTexGTX87529
抗聚集蛋白聚糖抗体MilliporeAB1031
抗vATPaseB1/B2抗体Abcam200839
谱系细胞检测混合物-生物素Miltenyi Biotec130-092-613
抗Ly6A-PE-cy7抗体BD Pharmingen558162
抗CD117-APC抗体BD Pharmingen553356
抗CD3e-FITC抗体eBioscience11-0031
抗B220-APC抗体InvitrogenRM2605
抗CD11b-APC抗体BioLegend101212
抗Ly-6G(Gr-1)-BV605抗体BioLegend108440
抗CD45-PE抗体BD Pharmingen553081
抗TER-119-APC抗体eBioscience17-5921
抗CD41-BV605抗体BioLegend133921
德克萨斯红葡聚糖Thermo Fisher ScientificD1830
钙黄绿素绿Sigma-AldrichC0875
茜素红Sigma-AldrichA3882
RNA Plus微型试剂盒Qiagen74134
iScript cDNA合成试剂盒Bio-Rad1708890
TaqMan探针Thermo Fisher Scientific--
Chromium单细胞3'试剂盒(V3)10x GenomicsPN-10000075
NextSeq 500测序仪Illumina--
高通量试剂盒(150循环)IlluminaTG-160-2002
高灵敏度DNA试剂盒Agilent5067-4626
Qubit荧光计Thermo Fisher ScientificQ32851
谱系细胞去除试剂盒MACS130-090-858
CD45微珠MACS130-052-301
CD117微珠MACS130-091-224
Leica SP8共聚焦显微镜Leica--
FACSAriaIIu细胞分选仪BD Biosciences--
C1000 Touch热循环仪Bio-Rad--

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
动物模型
小鼠品系、他莫昔芬给药方案(剂量、时间、给药途径)、基因型
阅读提示:Methods - Animal models
组织处理和免疫染色
固定液(PFA浓度和时间)、脱钙方法(EDTA浓度和时间)、包埋介质、切片厚度、抗体稀释度
阅读提示:Methods - Sample processing and immunostaining
血管通透性测定
Dextran Texas Red的分子量、注射浓度和体积、循环时间
阅读提示:Methods - Vascular permeability assay
组织学染色
染色类型(Safranin O、AZAN、网状纤维)的具体步骤和试剂
阅读提示:Methods - Histological staining methods
骨标记
Calcein Green和Alizarin Red的注射浓度、体积和时间
阅读提示:Methods - Calcein Green and Alizarin Red double labeling assay
µCT分析
扫描参数(voxel size、扫描范围)
阅读提示:Methods - µCT analysis
流式细胞术
细胞制备方法、抗体组合和克隆号、染色条件、分析软件
阅读提示:Methods - Fluorescence-activated cell sorting
BMSC培养和qPCR
BMSC分离方法、培养条件、刺激物(TGFβ1, ET1, ADM)浓度和处理时间、qPCR探针
阅读提示:Methods - BMSC in vitro culture and quantitative PCR
透射电镜
固定液成分、包埋方案、切片厚度
阅读提示:Methods - Electron microscopy
scRNA-seq
组织消化方法、细胞分离流程、10x Chromium操作、测序平台和参数
阅读提示:Methods - Bone stromal cells preparation for scRNA-seq and scRNA-seq data analysis