端粒介导的干细胞重新编程在Barrett食管发生中的作用

Barrett's oesophagus（BE）is a condition where normal squamous epithelium is replaced by metaplastic columnar epithelium，and is a risk factor for the development of oesophageal adenocarcinoma, a cancer with rapidly increasing incidence in developed societies. However，Mechanisms of development of BE remain elusive. Recently，reprogramming of adult differentiated cells to the so-called induced pluripotent stem cells (iPSCs) has been achieved by over expression of specific transcription factors. Rejuvenation of telomeres with various lengths has been found in iPSCs. We hypothesize that normal esophageal squamous epithelium cells can be reprogrammed to iPSCs by induced expression of specific transcription factors，and then differentiate into BE cells through environment-dependent differentiation. To investigate that possibility, we want to study the effects of acid and bile salt on reprogramming of normal squamous epithelium cells into iPSCs and the role of telomere-telomerase and transcription factor pathways in the development of BE in vivo and in vitro. Our study may reveal genesis of BE and explore a new way for prevention and treatment of BE.

Barrett食管（BE）是指食管远端的鳞状上皮被化生的柱状上皮所取代的一种病理现象，与食管腺癌的发生有关，但其发生的分子机制仍不清楚。最近发现，分化成熟的鼠或人的体细胞可以通过过量表达一些转录因子使细胞重新编程为所谓的"诱导性多能干细胞"（induced pluripotent stem cells，iPSC)，端粒在维持胚胎干细胞多潜能性方面可能起起重要作用。据此我们设想，在酸和胆盐的作用下，可以使食管鳞状上皮通过过量表达一些转录因子使细胞重新编程为iPSC，然后再通过"环境依赖的分化作用"进一步分化为BE细胞。在此过程中端粒和端粒酶起重要调控作用。为证实以上设想，我们拟通过体内外实验研究胃酸、胆汁及混合反流物对食管磷状上皮细胞重新编程的影响，并探讨在BE发生过程中端粒-端粒酶途径、转录因子途径的作用，从全新的角度揭示BE细胞学起源及其发生的分子机制，并为BE的防治提供新的探索途径。

Barrett食管（BE）发生的分子机制和细胞起源尚不清楚。我们过去的研究发现，脱氧胆酸（DCA）在BE发生中起重要作用。我们设想，DCA可能通过调节细胞重编程因子的表达导致食管鳞状上皮逆分化为具有分化潜能细胞，在环境因素的作用下转分化形成柱状上皮，进而形成BE。为证实这一设想，我们通过体内外实验，研究了重编程因子在胆酸诱导食管上皮细胞转分化中的作用，及端粒-端粒酶和细胞因子途径在BE发生中的作用。为揭示BE发生的分子机制提供实验依据。.结果发现，人体及大鼠模型BE腺体重编程因子OCT4、SOX9及KLF5、hTERT、和BMP4表达明显高于正常食管及食管炎组织；BE中肠型标记分子Cdx2、MUC2和villin表达亦明显高于正常食管和食管炎组织，而鳞状上皮标记分子CK14 和p63表达下调；DCA处理能够时间依赖性地上调鳞状上皮细胞中OCT4、SOX9及KLF5、hTERT和BMP4的表达，同时下调SOX2表达，此外DCA处理能诱导肠型标记分子Cdx2、MUC2和villin的表达，下调鳞状上皮标志物CK14和p63的表达。BE组织端粒长度明显缩短，并导致微卫星不稳和抑癌基因的杂合缺失（LOH）。干扰端粒酶催化亚单位hTERT后，可降低DCA对SOX9、MUC2、CDX2的诱导作用，提高了DCA对CK14的诱导表达作用。.本研究提示DCA通过上调重编程因子OCT4和SOX9、KLF5及下调SOX2诱导成熟的鳞状上皮转分化形成肠型柱状上皮；端粒-端粒酶和细胞因子途径通过在BE发生中的作用，通过介导重新编程因子SOX9等的表达，参与鳞状细胞柱状转分化调控。本研究为深入认识Barrett食管的发生机制提供了新思路。