上皮-间叶样转换（EMT）对垂体再生中干细胞功能的调控作用研究

In recent studies, we showed that the adult pituitary is capable of repairing injury; growth hormone-producing (GH+) somatotropes are regenerated after transgenically induced ablation using GHCre/iDTR mice, mainly driven by stem cell activation and differentiation. Quite interestingly, stem cells (Sox2+), which are particularly expanded in the stem cell niche after pituitary injury, showed a trend of migration from stem cell niche (marginal zone layer of anterior and intermediate lobe) to injury sites in parenchyma, indicating the involvement of epithelial-mesenchymal transition (EMT), a transition process that cells are able to acquire migration and invasion ability. Moreover, this phenomenon is strongly supported by our preliminary whole-genome expression analysis data that a number of EMT inducers and downstream regulators and of mesenchymal markers are upregulated in the stem/progenitor cell compartment of regenerating pituitary while some epithelial-related genes are downregulated when compare to control pituitary. In this proposal, we would like to further investigate the effect of EMT in regulating stem cell function during pituitary remodeling, and mainly focus on searching for the molecular mechanism underlying this phenomenon. Exploration may lead to clinical opportunities for stem cell therapy in plenty of tissues.

申请人前期工作发现成熟垂体损伤后具有再生功能：转基因诱导垂体损伤小鼠（GHCre/iDTR）模型中，特异性诱导生长激素（GH+））细胞凋亡后，干细胞（Sox2+）在其微环境即垂体前、中叶边缘大量增殖，随后垂体实质内损伤部位的内分泌细胞逐渐得到补充。这一发现提示了干细胞在微环境激活增殖后,可能通过上皮-间叶样转换（EMT）获得迁移能力而迁移到损伤部位，分化成缺失细胞。干细胞基因谱分析初步证实了这一推测：与对照组相比，大量EMT诱导因子及下游调控因子和间叶样细胞标记物在再生垂体干细胞中有明显上调，而上皮细胞相关基因却有明显下调。本项目以上述结果为依托，运用可控垂体损伤及干细胞eGFP标记可控垂体损伤小鼠模型，通过SP干细胞分离，活细胞实时监测等实验手段，验证EMT在垂体再生中对干细胞的调节，重点在细胞，组织及整体水平探索其调控机制，为干细胞治疗在垂体的运用提供重要的依据。

申请人前期工作发现成熟垂体损伤后具有再生功能:可控转基因诱导垂体损伤小鼠（GHCre/iDTR）模型中，生长激素（GH+）细胞特异性诱导凋亡后，干细胞（Sox2+）大量增值补充垂体实质内损失的GH+细胞，并发现Sox2+细胞可能是通过激活EMT迁移分化成凋亡的GH+细胞而实现垂体再生。以上述结果为依托，本研究通过不同组间垂体干细胞表达谱分析及real-time PCR验证，利用可控垂体损伤及干细胞（Sox2+）eGFP标记的GHCre/iDTR/Sox2eGFP小鼠模型实时监测垂体损伤时干细胞运动，比较年轻和老年小鼠垂体干细胞功能及再生能力，比较短期和长期垂体损伤小鼠干细胞功能及再生能力，探讨EMT在垂体损伤再生中的重要作用。结果表明：首先，垂体的再生能力跟年龄密切相关，仅年轻小鼠垂体具有可再生能力，干细胞功能研究表明老年小鼠垂体干细胞增值及分化潜能的退化可能是老年小鼠垂体不可再生的关键因素；其次，垂体的再生能力受体内外因素的影响，损伤垂体仅部分修复；随后，研究还发现长期损伤垂体可丧失再生能力，干细胞功能研究表明干细胞功能退化可能是主要原因；再次，对照组和短期损伤（可再生组）基因表达谱分析表明，可再生垂体干细胞中干细胞相关、EMT相关基因表达明显上调，GHCre/iDTR/Sox2eGFP小鼠垂体活体实时监测表明垂体干细胞在损伤垂体中从niche向实质迁移，且该现象能被EMT抑制剂部分抑制，表明EMT在损伤垂体干细胞迁移修复中的重要作用；最后，短期损伤（可再生组）和长期损伤（不可再生组）基因表达谱分析表明，不可再生组垂体干细胞中干细胞相关、EMT相关基因表达受到明显抑制，提示干细胞功能、EMT抑制可能是长期损伤组垂体不可再生的主要原因。本研究通过不同模型（年轻vs老年，可再生vs不可再生，对照vs可再生）进一步证实了垂体干细胞的功能差异直接决定垂体再生能力，首次发现EMT在干细胞介导的垂体再生中的重要作用，为垂体再生分子机制探索提供了全新的方向，也为垂体疾病中垂体再生能力调控相关药物靶点的寻找提供了新的思路及理论基础。