2023年6月2日，中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所）周斌團(tuán)隊(duì)及西湖大學(xué)何靈娟團(tuán)隊(duì)合作在Nature Protocols在線發(fā)表了題為“Genetic recording of in vivo cell proliferation by ProTracer”的研究論文，該研究系統(tǒng)闡述了細(xì)胞增殖示蹤技術(shù)——ProTracer的構(gòu)建及應(yīng)用，并以肝細(xì)胞增殖的示蹤為例，詳細(xì)地介紹了如何利用ProTracer技術(shù)示蹤成體哺乳動(dòng)物在器官穩(wěn)態(tài)與修復(fù)再生過程中的細(xì)胞增殖。

南模生物為該研究構(gòu)建了Ki67-CrexER小鼠。

細(xì)胞增殖是多種組織器官發(fā)育、穩(wěn)態(tài)維持及修復(fù)再生過程中細(xì)胞來源的基礎(chǔ)。體內(nèi)細(xì)胞增殖由于細(xì)胞類型以及所處的時(shí)期不同存在較大差異。此前，領(lǐng)域內(nèi)較為常用的檢測(cè)細(xì)胞增殖的方法主要分為三類，分別是：細(xì)胞增殖標(biāo)志物染色、核苷酸類似物摻入以及同位素?fù)饺?。上述方法?duì)于檢測(cè)體內(nèi)細(xì)胞增殖都具有一定的局限性：細(xì)胞增殖標(biāo)志物染色方法只能檢測(cè)某個(gè)瞬間的細(xì)胞增殖狀態(tài)，核苷酸類似物可以進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)程的摻入但是具有一定的細(xì)胞毒性，同位素?fù)饺氲臋z測(cè)方法比較復(fù)雜、不便捷。此外，上述檢測(cè)方法都無法做到細(xì)胞類型特異性的細(xì)胞增殖檢測(cè)，當(dāng)目的細(xì)胞的增殖速率較為緩慢時(shí)，利用上述檢測(cè)方法就容易出現(xiàn)目的細(xì)胞的增殖信號(hào)被其它增殖速率較快的細(xì)胞增殖信號(hào)干擾或淹沒的問題。為了解決上述問題，周斌研究組最近建立了能夠示蹤體內(nèi)細(xì)胞增殖的遺傳示蹤技術(shù)——Proliferation Tracer (ProTracer),該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多個(gè)方面的突破，包括在體內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間不間斷地示蹤細(xì)胞增殖，實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞類型特異性的細(xì)胞增殖檢測(cè)以及活體檢測(cè)細(xì)胞增殖等。

Hepatocyte proliferation captured by R26-DreER primed ProTracer

該工作詳細(xì)描述了使用ProTracer技術(shù)進(jìn)行細(xì)胞增殖示蹤的技術(shù)細(xì)節(jié)，包括小鼠品系的構(gòu)建、鑒定、交配策略以及細(xì)胞增殖示蹤的最終檢測(cè)方法。為了實(shí)現(xiàn)體內(nèi)無縫隙捕捉細(xì)胞增殖，研究人員構(gòu)建了一個(gè)可被誘導(dǎo)變成Cre的CreER小鼠品系：Ki67-Cre-rox-ER-rox (Ki67-CrexER)，其中rox是Dre同源重組酶的識(shí)別位點(diǎn)。當(dāng)將Ki67-CrexER小鼠與特定的DreER小鼠結(jié)合后，DreER能夠在Tamoxifen誘導(dǎo)后入核并識(shí)別Ki67-CrexER中的rox位點(diǎn)，并發(fā)生Dre-rox同源重組反應(yīng)將位于兩個(gè)rox位點(diǎn)之間的ER序列切割掉，從而在DreER表達(dá)的細(xì)胞中將誘導(dǎo)性表達(dá)的Ki67-CrexER轉(zhuǎn)變?yōu)槌掷m(xù)性表達(dá)的Ki67-Cre，實(shí)現(xiàn)時(shí)空可控以及細(xì)胞特異性的細(xì)胞增殖的不間斷捕捉。此外，結(jié)合熒光素酶報(bào)告基因，ProTracer技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)終身無創(chuàng)檢測(cè)活體動(dòng)物內(nèi)特定細(xì)胞類型的增殖，無需處死動(dòng)物。

Hepatocyte proliferation traced by Alb-DreER primed ProTracer.

該工作以成體小鼠肝臟作為示例，詳細(xì)描述了對(duì)成年小鼠組織中細(xì)胞增殖的示蹤，其中包含了小鼠交配策略、tamoxifen誘導(dǎo)策略、小鼠損傷模型以及組織樣本分析等。研究人員利用ProTracer技術(shù)研究了肝臟在成體組織穩(wěn)態(tài)及損傷再生中的肝細(xì)胞增殖，并量化了肝臟穩(wěn)態(tài)以及損傷狀態(tài)下的新生肝細(xì)胞數(shù)量，發(fā)現(xiàn)了肝細(xì)胞增殖的區(qū)域性富集現(xiàn)象，揭示了成體肝臟中新生肝細(xì)胞的主要來源。該工作的發(fā)表為領(lǐng)域內(nèi)使用ProTracer技術(shù)研究特定細(xì)胞類型的體內(nèi)增殖示蹤提供了便利。