炎癥和損傷通常能迅速激發(fā)腸道干細(xì)胞增殖促進(jìn)組織修復(fù)再生。腸道間質(zhì)細(xì)胞是腸道微環(huán)境組分中的重要成員，在FGF、TGF-β、Hedgehog與PDGF等信號調(diào)控下腸道間質(zhì)細(xì)胞可分化為多種復(fù)雜群體，它們通過與淋巴細(xì)胞、髓系細(xì)胞、上皮細(xì)胞、和神經(jīng)細(xì)胞的相互作用，協(xié)同調(diào)控腸道穩(wěn)態(tài)以及上皮干細(xì)胞的功能。借助譜系示蹤技術(shù)，腸道間質(zhì)細(xì)胞的功能異質(zhì)性正在逐步得到闡明：不同的腸道間質(zhì)細(xì)胞群體通過不同生長因子與細(xì)胞因子的分泌可有效調(diào)節(jié)腸道穩(wěn)態(tài)與上皮結(jié)構(gòu)完整性。然而，這些新發(fā)現(xiàn)的腸道間質(zhì)細(xì)胞群體在腸道穩(wěn)態(tài)維持與疾病條件下，如何精細(xì)調(diào)控腸道功能至今仍然不清楚。

腸道間質(zhì)細(xì)胞長期以來被認(rèn)為是一類相對簡單缺乏異質(zhì)性的功能細(xì)胞。它們都表達(dá)CD140a、Col1a2、Vimentin等少數(shù)幾個(gè)標(biāo)志物，目前仍然缺乏精細(xì)研究其組織空間分布和亞群的工具。近年來單細(xì)胞測序技術(shù)快速發(fā)展，揭示了腸道間質(zhì)細(xì)胞是一大類認(rèn)知較少、異常復(fù)雜且具高度異質(zhì)性的間質(zhì)細(xì)胞（Cell，2018）。Foxl1+特洛細(xì)胞（Nature，2018）及CD81+滋養(yǎng)細(xì)胞（Cell Stem?Cell，2020）的發(fā)現(xiàn)，提示腸道可能存在多種分化不同且功能特異的腸道間質(zhì)細(xì)胞亞群。目前領(lǐng)域里對不同腸道間質(zhì)細(xì)胞亞群的特征、空間分布、它們在組織損傷修復(fù)中的潛在功能、以及調(diào)節(jié)的細(xì)胞和分子機(jī)制仍知之甚少。因此對新型腸道間質(zhì)細(xì)胞亞群的身份鑒定，上游刺激信號的發(fā)現(xiàn)，以及中下游轉(zhuǎn)錄和表觀遺傳調(diào)控通路的闡明已成為間質(zhì)細(xì)胞領(lǐng)域最基礎(chǔ)和重要的科學(xué)問題。腸道上皮發(fā)育分化依賴于腸道微環(huán)境中的Wnt-BMP對沖信號的濃度梯度，但Wnt激活劑R-spondins梯度形成的調(diào)控機(jī)制仍然不清楚。盡管已知腸道間質(zhì)細(xì)胞是R-spondins的主要來源，但腸道“干細(xì)胞巢”（Stem Cell Niche）中R-spondins的細(xì)胞來源仍有諸多爭議。同時(shí)，R-spondin1蛋白的轉(zhuǎn)錄、翻譯以及釋放的調(diào)控機(jī)理也不明了。

蘇冰教授課題組的該項(xiàng)研究首先發(fā)現(xiàn)進(jìn)化保守的Thr/Ser蛋白激酶MAP3K2對DSS誘導(dǎo)的小鼠腸炎能通過維持損傷腸道中Lgr5+干細(xì)胞的數(shù)量和功能起到關(guān)鍵的保護(hù)作用。MAP3K2是一個(gè)多器官組成性表達(dá)的絲/蘇氨酸蛋白激酶。通過構(gòu)建MAP3K2-CKO、Col1a2-CreERT2小鼠模型進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)Map3k2通過響應(yīng)DSS誘導(dǎo)的損傷信號上調(diào)R-spondin1的表達(dá)，介導(dǎo)MAPK信號與Wnt信號之間的互作；并確認(rèn)腸道間質(zhì)細(xì)胞是腸道炎癥損傷信號上調(diào)R-spondin1表達(dá)的關(guān)鍵細(xì)胞。為了精確確定受MAP3K2調(diào)控的腸道間質(zhì)細(xì)胞的特征和功能，研究人員利用單細(xì)胞測序技術(shù)發(fā)現(xiàn)并分離得到一群帶有CD90+CD81+CD34+CD138-特征的腸道間質(zhì)細(xì)胞，并命名為MRISC。通過腸道類器官共培養(yǎng)以及腸道原位細(xì)胞注射實(shí)驗(yàn)，課題組成功證明了MRISC具有對腸道干細(xì)胞特異的調(diào)節(jié)功能。并通過構(gòu)建全新的Rspo1-tdTomato報(bào)告基因小鼠，揭示MRISC定位于腸道“干細(xì)胞巢”的下方（圖2）。

為進(jìn)一步研究MAP3K2特異調(diào)控新型腸道間質(zhì)細(xì)胞MRISC中R-spondin1表達(dá)的分子機(jī)制并探索其表觀遺傳的特征，研究人員獲取了不同腸道間質(zhì)細(xì)胞的ATAC-Seq數(shù)據(jù)，揭示MRISC有著與其他間質(zhì)細(xì)胞非常不同的表觀遺傳調(diào)控特征（圖3），并發(fā)現(xiàn)MRISC的核心轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子KLF2直接受MAP3K2信號調(diào)控。后續(xù)的體外實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了“活性氧（ROS）-MAP3K2-ERK5-KLF2”這一全新的誘導(dǎo)R-spondin1產(chǎn)生分子通路。通過同人腸道單細(xì)胞測序數(shù)據(jù)的比較分析，研究人員也找到了與小鼠MRISC對應(yīng)的人的MRISC細(xì)胞，并猜測其同樣可能參與調(diào)控腸道炎癥。

圖3. MRISC具有獨(dú)特的表觀遺傳特征。圖片顯示小鼠結(jié)腸MRISC，CD34SP,CD138+,Myofibroblast間質(zhì)細(xì)胞ATAC-seq的熱圖結(jié)果，顯示同其它腸道間質(zhì)細(xì)胞比較MRISC具有獨(dú)特的染色體開放區(qū)域。

本文借MRISC的發(fā)現(xiàn)對以上皮干細(xì)胞微環(huán)境為靶點(diǎn)的炎癥性腸病治療方案具有重要的指導(dǎo)意義，同時(shí)新建立的間質(zhì)細(xì)胞示蹤模型也將極大促進(jìn)腸道微環(huán)境研究領(lǐng)域的發(fā)展。但更為重要的是，通過對MRISC以及其它腸道間質(zhì)細(xì)胞亞群的鑒定，讓我們意識到間質(zhì)細(xì)胞可能就像CD4+T淋巴細(xì)胞一樣，包含諸如參與I、II、III型免疫反應(yīng)的效應(yīng)T細(xì)胞、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞以及濾泡輔助性T細(xì)胞等多個(gè)輔助性CD4+T細(xì)胞亞群，這些CD4+T細(xì)胞亞群的發(fā)現(xiàn)推動了T細(xì)胞領(lǐng)域近四十年的深入研究。因此，MRISC以及其它主要間質(zhì)細(xì)胞亞群標(biāo)記系統(tǒng)的建立必將極大推動間質(zhì)細(xì)胞在免疫、神經(jīng)、腫瘤、代謝、衰老等生命科學(xué)重要過程中功能的闡釋；而人體內(nèi)相對應(yīng)的間質(zhì)細(xì)胞主要亞群的發(fā)現(xiàn)和鑒定將同樣推動其在人類疾病如腸道腫瘤、食物過敏等炎癥誘導(dǎo)疾病中作用的解析。

這項(xiàng)研究是蘇冰教授團(tuán)隊(duì)通力協(xié)作的成果，該項(xiàng)研究還得到了來自包括新加坡免疫學(xué)聯(lián)網(wǎng)的Florent Ginhoux教授（上海市免疫學(xué)研究所客座教授）、Lai Guan Ng教授、Melissa Ng博士、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）周斌研究員、何靈娟博士、?曾藝研究員、耶魯大學(xué)Richard Flavell教授（兼任上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院-耶魯大學(xué)免疫代謝研究院教授）、Manolis Roulis博士、瑞金醫(yī)院消化科鄒多武主任和博士生張堯以及上海市免疫學(xué)研究所的劉智多、陳磊、葉幼瓊及李華兵研究員、上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院程金科教授等在內(nèi)的多方合作與鼎力支持。