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美国国家科学院院刊。2013年5月14日;110(20): 8105–8110.
2013年4月25日在线发布。 doi(操作界面):10.1073/pnas.1221216110
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p63表达细胞是前列腺、膀胱和结直肠上皮发育中的干细胞

关联数据

补充资料

摘要

肿瘤蛋白p63(p63),更具体地说是NH2末端截断(ΔN)p63亚型,是基底上皮细胞的标记物,是包括膀胱和前列腺在内的几种上皮组织正常发育所必需的。尽管p63表达细胞被认为是正在发育的前列腺上皮和膀胱尿路上皮的干细胞,但这些内皮衍生上皮中的细胞谱系仍然存在很大争议,严格的谱系追踪研究是必要的。在这里,我们在内源性的ΔNp63发起人。杂合子ΔNp63+/Cre公司小鼠表型正常,有生育能力。Cre介导的重组ΔNp63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司报告小鼠忠实地再现了ΔNp63的表达模式,并有助于在体内追踪尾侧内胚层ΔNp 63表达细胞的遗传谱系。我们发现,泌尿生殖窦的ΔNp63阳性细胞产生了前列腺和膀胱的所有上皮谱系,表明这些细胞代表了这些上皮在发育过程中的干/祖细胞。我们还观察了ΔNp63在尾肠内胚层的表达,以及ΔNp 63阳性细胞对成人大肠上皮干/祖细胞室的贡献。因为第63页是分层上皮发育的主要调节因子,这一发现为研究结肠鳞状细胞化生和鳞状细胞癌的起源细胞提供了独特的发育见解。

关键词:大肠、后肠、泌尿生殖道

通过对膀胱和前列腺等上皮器官中干细胞及其衍生谱系的鉴定,可以阐明各种泌尿生殖系统疾病(包括先天性缺陷和癌症)背后的机制。成年男性前列腺的腺上皮包含两种主要细胞类型:产生精液的管腔/分泌细胞和位于管腔细胞和基底膜界面的基底细胞。第三种细胞类型,神经内分泌细胞,是罕见的,功能不确定(1). 膀胱的多层上皮(尿路上皮)由与尿路上皮通透性有关的伞状细胞的管腔层和中间细胞和基底细胞的覆盖层组成(2).

前列腺上皮发育和维持中的细胞层次与癌症的起源有关,并且已经争论了几十年;基底细胞和分泌细胞之间的关系仍有争议。离体研究表明,从成年前列腺中分离的小鼠基底细胞亚群是多能的,可以在体外和前列腺重建试验中自我更新(,4). 类似地,当将小鼠泌尿生殖系间充质移植到小鼠宿主的肾包膜下时,一部分成年人类前列腺基底细胞能够重建前列腺(5). 然而,最近对成人前列腺的体内血统研究在基底细胞生成管腔细胞的能力方面给出了相互矛盾的结果(69). 关于尿路上皮细胞谱系的知识也不确定,也有争议(2,10).

编码肿瘤蛋白p63的基因(第63页)是的成员第53页与其他家族成员一样,和包含两个不同的启动子,它们产生两类p63蛋白,即反式激活(TA)p63和NH2末端截断(ΔN)p63。TAp63包含ΔNp63中不存在的NH2末端转录激活域。TAp63和ΔNp63都可以在3′末端交替剪接以产生α、β和γ亚型(11). ∆Np63亚型在包括膀胱和前列腺在内的分层上皮和腺上皮的基底细胞隔室中选择性高水平表达(1214).

第63页在胚胎发生中起着重要作用。杂合子第63页外胚层发育不良、口面部裂和肢体畸形等多种人类综合征的基因突变(15)、和第63页KO小鼠的肢体、颅面和上皮发育存在缺陷。这些小鼠缺乏所有分层上皮细胞及其衍生物(即乳腺、泪腺和唾液腺),出生时死于脱水,前列腺和膀胱上皮细胞明显异常(12,13,16,17). TA和ΔNp63亚型的特定KO小鼠表明,这些异常是由于ΔNp 63缺失所致(18,19). 中的表型第63页除其他原因外,KO或突变小鼠是由于干细胞和祖细胞增殖或存活能力明显缺陷所致(1924).

一日龄p63缺乏小鼠的前列腺芽形成缺陷,表明p63表达细胞可能代表发育中的前列腺干细胞。此外,第63页−/−囊胚互补实验表明,p63阳性基底细胞是p63阴性前列腺腔细胞发育所必需的。相比之下第63页−/−泌尿生殖窦(UGS)显示,管腔细胞可以在没有基底细胞的情况下形成和再生,提示这两种细胞类型可能代表发育过程中的独立细胞谱系(12,16,25). 同样,p63缺乏的小鼠尿路上皮含有雨伞样细胞,而没有p63阳性的基底/中间细胞,这表明这些细胞没有层次性联系(13,16,17). 由于发育中的膀胱和前列腺中的上皮细胞谱系需要进一步澄清,我们在内源性Cre重组酶(Cre)的控制下产生了敲除小鼠ΔNp63启动子,并对发育中形成前列腺、膀胱和结直肠上皮的尾部内胚层中的ΔNp63表达细胞进行严格的遗传谱系追踪分析。

结果

∆Np63表达细胞中的选择性Cre-Mediated重组。

为了设计在∆Np63阳性细胞中选择性表达Cre的小鼠,我们插入了一个Cre-磷酸甘油激酶(PGK公司)-新霉素耐药基因(尼奥)紧靠内源性∆下游的暗盒编号63发起人(图1一个). Southern印迹分析,使用位于同源区之外的独特探针和限制性位点(SphI),鉴定了正确重组的耐新霉素ES细胞克隆(图1B类). 携带此物质的ES细胞第63页等位基因,插入Cre公司在内含子3中,用于生成∆编号63+/Cre公司老鼠。与正常表型一致第63页+/−小鼠,∆编号63+/Cre公司小鼠也没有表现出明显或微观缺陷,并且可以生育。正如预测的那样,突变的小鼠纯合子(∆编号63Cre/Cre公司)表现出与第63页-无鼠标(图1D类图S1),进一步确认了第63页基因座(26,27).

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∆的生成编号63+/Cre公司敲除(KI)小鼠。(一个)用于生成在∆下表达Cre的小鼠的策略示意图编号63发起人。Cre重组酶随后将PGK-Neo选择盒插入第63页内含子3位于16号染色体上,因此Cre公司替换∆的ATG编号63. (B类)用∆Np63-Cre靶向载体电穿孔ES细胞的Southern blot分析。DNA用SphI消化,印迹后与探针a杂交,进行5′臂同源重组(HR)筛选。然后剥离膜并用探针b重新混合,以进行3′臂HR筛选。9kb波段(b条)代表wt等位基因,5.7-kb带()代表5′手臂瞄准事件,以及5-kb频段(b条)代表3′靶向事件。车道2和3英寸b条显示预期波段,表示HR成功(C)基于PCR的小鼠基因分型分析。(D类)∆的宏观特征编号63+/Cre公司和∆编号63Cre公司/Cre公司P0-1小鼠。

由于使用Cre-loxP系统进行准确的谱系追踪取决于细胞特异性Cre活性,因此我们首先使用∆编号63+/Cre公司;ROSA2公司6EYFP公司用于测试Cre介导的重组是否忠实地再现时空∆Np63表达的胚胎。

∆Np63和增强黄色荧光蛋白(EYFP)早在受精后9.5天就在∆的原始皮肤中共存编号63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司胚胎(图S2一个). 重要的是,100%的EYFP阳性细胞也表达p63(图S2B类)尽管Cre介导的重组和随后的报告基因表达仅发生在一部分细胞中,范围为12.2%至25.4%(平均值±SD=18.8±9.3%)。13.5 dpc时,EYFP的表达仍然局限于表达∆Np63的组织(图2一个B类). 在所有表达∆Np63的器官中检测到核和细胞质EYFP,包括皮肤、胸腺、唾液腺、食道和气管。缺乏∆Np63表达的器官,如胎儿肝脏、脊髓、心脏、胃和小肠,始终缺乏EYFP表达。胚胎中∆Np63阴性的器官在成人∆中继续缺乏EYFP表达编号63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司动物(图S2C). 在对照组中未检测到EYFP俄罗斯26EYFP公司胚胎(图S2D类)和卵巢生殖细胞,表达TAp63但不表达∆Np63(18,28),在∆中也没有表达EYFP编号63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司老鼠(图S3). 这些结果表明,在∆编号63+/Cre公司小鼠选择性地出现在表达∆Np63的细胞中。

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Cre介导的重组反映了∆中∆Np63的表达模式编号63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司13.5dpc胚胎。13.5 dpc∆中ΔNp63和EYFP表达的IHC分析编号63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司胚胎显示EYFP在ΔNp63阳性组织中选择性表达。(一个)完整胚胎的系列矢状切面的代表性图像。所选区域的放大倍数也会更高。(B类)不同器官连续切片的代表性图像。(比例尺:50μm)

成人尿路上皮的基底细胞、中间细胞和伞形细胞来源于∆Np63-表达干细胞。

在发育过程中,尾侧内胚层沿背腹轴分为两部分。尿直肠隔将泄殖腔背侧分隔为大肠的最后一部分,腹侧分隔为原始UGS。在进一步生长后,原始腹侧UGS细分为膀胱和最终UGS,后者产生尿道,随后形成前列腺。为了确定p63阳性细胞在尿路上皮发育中的作用,我们通过免疫组织化学(IHC)和/或免疫荧光检测了∆Np63和EYFP在∆编号63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司胚胎和成年小鼠。在13.5 dpc时,当膀胱在解剖学上与明确的UGS不同时,原始尿路上皮由双层上皮组成。∆绝大多数尿路上皮细胞中检测到Np63(而非TAp63)的表达,而基底细胞角蛋白5(CK5)和伞状细胞标记物uroplakin III(29)尚未表达(图3一个图S4一个B类). 单位:∆编号63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司胚胎,∆Np63阳性细胞的可变比例已经表达EYFP(平均值±SD=19.2±10.2%)(图3一个).

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∆∆Np63阴性伞形细胞编号63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司小鼠表达EYFP,证明它们是由原始膀胱的∆Np63阳性干细胞形成的。(A–C)∆膀胱矢状截面的代表性图像编号63+/铬e(电子);俄罗斯26EYFP公司13.5 dpc的小鼠(一个),15.5 dpc(B类),7周龄(C)p63/EYFP/uroplakin III(UroIII)三重染色。白色星号表示p63+EYFP公司+尿路蛋白III细胞。黄色箭头指向p63+尿路蛋白III+EYFP公司+浅表细胞和白色箭头显示p63尿路蛋白III+EYFP公司+伞形细胞。虚线代表基底膜。(比例尺:20μm)

15.5dpc时,尿路上皮呈多层。基底层和基底上层由∆Np63阳性细胞组成,这些细胞也表达CK5,但不表达TAp63(图S4一个B类). 浅层包含在细胞表面均匀表达uroplakin III的细胞。尽管大多数表浅细胞为∆Np63阴性,但∆Np 63在尿路蛋白III阳性表浅细胞亚群中表达(平均值±SD=33.8±7.4%)(图3B类). 单位:∆编号63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司胚胎中,我们观察到EYFP不仅在∆Np63阳性细胞中表达,而且在浅层细胞内的一部分∆Np 63阴性/尿路蛋白III阳性细胞中也表达(平均值±SD=17.5±7%)(图3B类). 这一结果表明,浅表细胞来源于∆Np63表达细胞,且∆Np 63水平在分化时下调。

在成年膀胱(7周龄小鼠)的复层移行上皮中,∆Np63的表达仅限于基底和基底上(即中间)隔室。正如我们小组和其他人报告的那样,完全分化的伞状细胞始终为∆Np63阴性,并表达uroplakin III(图3C图S4一个). 与15.5 dpc胚胎的结果一致,成人∆编号63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司小鼠,EYFP不仅在∆Np63阳性的基底细胞和中间细胞中检测到,而且在inumbrella细胞中也检测到(平均检测率为21.2±4.5%)(图3C). 总的来说,这些结果表明,成人膀胱尿路上皮的所有细胞类型(即基底细胞、中间细胞和伞状细胞)都可以来源于原始膀胱的∆Np63阳性祖细胞/干细胞。

成人前列腺的所有上皮谱系均起源于∆Np63-表达干细胞。

前列腺在17.5 dpc后不久开始形成,成为UGS中出现的固体上皮芽。出生后第0天开始广泛的上皮分支(P0)。新生前列腺导管伸长并分支,形成一个广泛的网络,同时,芽沿着发育中的导管从近端到远端成渠(30). 为了研究p63阳性细胞对其他谱系的贡献,我们研究了∆Np63与EYFP在发育期和成年期的∆前列腺中的平行表达编号63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司老鼠。

在早期UGS(13.5 dpc)的假复层上皮中,大多数细胞同时表达∆Np63和低分子量CK8;CK5仅在背侧UGS上皮中共存(图S5S6系列一个). 单位:∆编号63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司胚胎,一部分∆Np63阳性细胞已经表达EYFP(平均值±SD=29.3±13.8%)(图4一个). 15.5 dpc时,整个UGS上皮继续表达CK8,而∆Np63主要局限于表达CK5的基底层和基底上细胞层。UGS管腔内的大多数上皮细胞要么缺乏∆Np63和CK5,要么表达CK5,但不表达∆Np 63(图4B类图S6B类). 单位:∆编号63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司胚胎,EYFP在∆Np63阳性和阴性细胞中都表达(图4B类).

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∆Np63阴性前列腺管腔和神经内分泌细胞编号63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司小鼠表达EYFP,证明它们来源于∆Np63阳性干细胞。13.5 dpc的UGS矢状截面代表性图像(一个)和15.5 dpc(B类) ∆编号63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司胚胎对EYFP/p63进行双重染色。星星表示p63+EYFP公司+细胞。白色箭头指向p63EYFP公司+细胞。(C)P0-1∆前列腺芽横切面的代表性图像编号63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司小鼠EYFP/p63双重染色。所选区域的放大倍数也会更高。蓝色方框突出显示近端区域;红色方框突出显示了芽的远端区域。白色箭头指向p63EYFP公司+单元格。(D类)7周龄∆的前列腺代表性图像编号63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司小鼠p63/CK8/EYFP染色。红色框所选区域的放大倍数较高。白色星号表示p63+EYFP公司+细胞。白色箭头指向p63CK8(CK8)+EYFP公司+管腔细胞。(E类)7周龄∆的前列腺代表性图像编号63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司小鼠突触素(Syn)/EYFP染色。黄色箭头表示Syn+EYFP公司+神经内分泌细胞。L表示流明;虚线表示基底膜。(比例尺:20μm)

在新生小鼠的前列腺发育中,我们观察到∆Np63表达的近端到远端梯度和TAp63的缺失。前列腺芽远端的所有细胞均表达∆Np63和CK8,少数细胞也表达CK5。相反,在近端芽中,∆Np63和CK5在基底细胞中高水平表达,而ΔNp65和CK5的基底上细胞低或阴性,CK8高水平表达(图4C图S6C). 这些发现与前列腺上皮细胞在近远波中分化的知识相一致(1,31). 单位:∆编号63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司在新生儿前列腺芽全长的∆Np63阳性细胞中检测到EYFP。前列腺近端芽的一些p63阴性细胞也表达EYFP(图4C)这意味着p63在管腔分化过程中下调。在7周龄成年小鼠的前列腺中,∆Np63严格限制在前列腺的基底细胞室中(图S5). ∆分析编号63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司小鼠在∆Np63阳性CK8-阴性基底细胞和∆Np 63阴性CK8-阳性管腔细胞中均显示EYFP(图4D类). 在表达神经内分泌分化标志物突触素的细胞中也检测到EYFP,平均比率为25.6±14%(图4E类). 为了验证这些血统追踪结果,我们交叉了∆Np63+/Cre公司带有俄罗斯26番茄/mEGFP报告小鼠,在Cre介导的番茄报告基因(mTomato)膜形式的编码基因缺失后表达膜形式的增强型绿色荧光蛋白(mEGFP)。膜性EGFP在发育和成体∆中的表达编号63+/Cre公司;俄罗斯26番茄/mEGFP∆中前列腺平行EYFP表达编号63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司老鼠(图S7). 总之,这些数据表明,UGS和发育中前列腺的p63表达细胞能够生成成人前列腺的所有上皮细胞系(即基底细胞、管腔细胞和神经内分泌细胞),因此代表前列腺祖细胞/干细胞。

成人结直肠上皮也起源于∆Np63-尾部内皮的表达干细胞。

在检测发育中的UGS中ΔNp63的表达时,我们观察到尾肠中的表达。为了进一步评估其在结肠发育中的作用,我们研究了泄殖腔分隔成最终UGS和大肠最后部分前后其表达。11.5 dpc时对尾部内胚层进行的IHC分析显示,∆Np63在原始UGS、泄殖腔和远端后肠中均有表达,其中TAp63缺失。然而,∆Np63阳性细胞的比例随着时间的推移在近端到远端方向上减少,到15.5 dpc,∆Np63的表达仅限于后肠的最远端部分(图5一个图S8一个). 尽管∆Np63在早期时间点(即13.5 dpc)的表达与CK8结合,但与CK5的表达不结合,但在15.5 dpc时,一些∆Np63阳性细胞共表达两种细胞角蛋白。与之前的报告一致,∆Np63在成年小鼠的完全分化肠上皮中不表达,但在肛管的鳞状粘膜中检测到(图S8B类).

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∆Np63-∆大肠的阴性细胞编号63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司小鼠表达EYFP,证明它们来源于尾侧内胚层的∆Np63阳性干细胞。(一个)∆尿直肠区矢状截面的代表性图像编号63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司11.5 dpc的小鼠(左侧),13.5 dpc(居中)和15.5 dpc()对∆Np63进行免疫染色。所选区域的放大倍数较高。红色方框突出显示近端区域;蓝色方框突出显示发育中肠道的远端区域。(比例尺:上部,100微米;下部,20微米)(B类)13.5dpc下尿直肠区矢状断面的代表性图像(左侧)和远端后肠15.5 dpc()EYFP/p63双重染色。白色箭头表示p63+EYFP公司+细胞;黄色箭头指向p63EYFP公司+细胞。(比例尺:左侧,100微米;,50微米)在两者中一个B类,c(c)表示泄殖腔,分布式电源表示发育中的肠道,u个表示UGS,以及b条表示膀胱。(C)大鼠组织切片的代表性图像(左侧)和小()7周龄∆的肠道编号63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司小鼠EYFP免疫染色。(比例尺:100μm)(D类)成人结肠上皮EYFP/Alcian Blue双重染色的代表性图像。黑色箭头表示EYFP+阿尔西安蓝+杯状细胞;黑色箭头指向EYFP+阿尔西安蓝肠细胞。(比例尺:10μm)(E类)成人结肠上皮EYFP/溶菌酶双重染色的代表性图像。黄色箭头指向EYFP+溶菌酶+Paneth细胞。比例尺,20μm。(F类)成人结肠上皮EYFP/Syn双重染色的代表性图像。白色箭头表示突触素+EYFP公司+肠内分泌细胞。(比例尺:20μm)虚线表示基底膜。

与我们在胚胎膀胱和前列腺中的观察结果类似,∆Np63在发育中的结肠内胚层中显著但短暂表达的发现表明,它也可能标记肠祖细胞/干细胞,这些细胞在分化为结肠上皮之前降低了∆Np 63的表达。为了验证这个假设,我们追踪了∆Np63阳性细胞在∆的原始结肠中的命运编号63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司老鼠。在13.5 dpc时,我们在后肠的远端检测到EYFP,该部位仍表达∆Np63,在更近端的∆Np 63阴性尾肠内胚层也表达(图5B类). 当∆Np63的表达局限于发育中结肠末端的肛门交界处时,在15.5 dpc时也获得了类似的结果。值得注意的是,成人∆编号63+/Cre公司;俄罗斯26EYFP公司小鼠大肠中持续表达EYFP(图5C)从盲肠到肛门的区域。组织化学和IHC揭示了EYFP在成熟结肠谱系中的表达,包括肠上皮细胞、阿尔西安蓝嗜杯状细胞(图5D类)盲肠中的溶菌酶阳性Paneth细胞(图5E类)和突触素阳性神经内分泌细胞(图5F类). 相反,EYFP从未在小肠中表达(图5B类). 由于成年结肠上皮每隔几天就会完全翻过来,所以7周龄小鼠的所有成熟细胞都必须是最近从自我更新的干细胞中产生的。因此,EYFP在这些成熟细胞中的表达表明,p63阴性成人结肠上皮中的一些干细胞明显来源于胚胎祖细胞/干细胞,这些细胞曾在原始远端肠道的内胚层中表达∆Np63。

讨论

这种体内细胞谱系分析研究了尾部内胚层p63表达细胞的干细胞能力。我们提供了明确的证据,证明成年前列腺的所有细胞类型,包括管腔细胞、基底细胞和神经内分泌细胞,都来源于发育中的前列腺芽的多能干ΔNp63表达细胞。这些数据如何与之前的报告相一致,即前列腺管腔细胞室可以在完全缺乏ΔNp63阳性细胞的情况下形成和扩张?在其他组织中,p63(特别是ΔNp63)是维持祖细胞/干细胞所必需的,但对细胞分化来说是不必要的(1924). 例如第63页−/−17dpc的胚胎含有表达分化标记物loricrin、filagrin和involucrin的细胞簇,表明第63页-在缺乏功能性祖细胞的情况下,空外胚层可以产生分化的表皮细胞(19,27). 因此,沿着这些路线,似乎可以认为第63页−/−UGS可以在缺乏前体基底细胞的情况下分化为管腔细胞(16,17,25). 然而,这两种上皮组织之间的一个主要区别是,虽然终末分化的表皮细胞不能增殖和凋亡,但前列腺管腔细胞寿命长,能够分裂(32). 值得注意的是,最近对成人前列腺的谱系追踪研究表明,基底细胞和管腔细胞在很大程度上是自我维持的细胞谱系(6,8,9). 我们的数据支持一个模型,在前列腺发育过程中,管腔细胞由多能干/祖细胞ΔNp63表达形成;随后,ΔNp63阳性基底细胞(或至少部分基底细胞)向单一性转化,管腔细胞获得自我更新能力。最近的研究表明,CK14/CK5阳性的基底细胞在出生后不久即具有多潜能,此时前列腺发生大量伸长和分支,这进一步支持了基底细胞在发育过程中作为祖细胞的作用(33).

需要进一步澄清的一个中心问题是,ΔNp63阳性前列腺基底细胞的一个子集是否保留干细胞活性,并在成年期前列腺上皮更新中发挥重要作用。在迄今为止报道的两项成人基底细胞谱系追踪研究中,仅在一小部分前列腺基底细胞中实现了Cre介导的重组,这增加了相对罕见的基底干/祖细胞可能无法靶向的可能性(8,9). 此外,在这些分析中没有考虑前列腺近端小管中存在干细胞龛,并且富含具有干细胞特性的基底细胞。事实上,体外前列腺重建实验明确表明,干细胞抗原1阳性和CD49f阳性或CD49f正和肿瘤相关钙信号转导子2阳性的基底细胞富集在近端导管中,具有多潜能,可以再生整个前列腺上皮(5,34). 其他的体内研究可能会确定在各种病理生理条件下,特定的基底细胞亚群是否在成人前列腺的更新中发挥作用。

与Cheng等人报告的结果一致,这里我们表明ΔNp63是胚胎尿路上皮中表达的主要p63亚型(13). 我们证明,尿路上皮管腔表面的∆Np63阴性伞状细胞来源于原始膀胱的∆Np63表达干细胞。尿路上皮第63页−/−老鼠身上有一层简单的伞状细胞(13,16,17). 此外,表型正常的小鼠第63页−/−囊胚补充第63页+/+ES细胞显示第63页−/−伞形细胞(16). 综合来看,这些数据支持以下概念第63页对尿路上皮分化不是必需的,但在尿路上皮发育过程中对祖细胞的增殖/存活起主要作用。

声波刺猬(SHH)是几个器官发育所需的一种形态原,可控制具有干细胞特性的祖细胞的增殖(35).SHH公司是p63的下游转录靶点,其表达在第63页-无尿路上皮(13,36). 与我们在发育过程中的观察结果一致,最近研究表明,成人尿路上皮表达SHH的基底细胞在正常体内平衡期间和尿路上皮细胞损伤后会形成伞状细胞(37). 因此,与前列腺相反,目前的证据表明,尿路上皮细胞系在出生后没有改变,基底细胞在发育和成年期都代表尿路上皮祖细胞/干细胞。

p63在人和小鼠出生后肠上皮中均无表达(16,38). 然而,我们对尾部内胚层的谱系分析表明,在发育早期(11.5 dpc),∆Np63在原始UGS、泄殖腔和尾肠的干细胞中表达。∆Np63的表达随后在发育中的肠道中从近端到远端下调,但在UGS中持续存在。我们之前观察到第63页−/−UGS内胚层经历了异常的肠分化,肠同源盒基因的表达证明了这一点CDX2型(16). 因此,∆Np63可能在尾侧内胚层起到细胞-脂肪开关的作用,其在UGS中的持续表达阻碍肠道分化,而在后肠中适时下调有利于肠道分化。未来的研究可能会证明,在内胚层中缺乏∆Np63的表达不仅足够,而且对于肠细胞分化也是必要的。

最后,∆Np63在早期结直肠祖细胞中的表达也提供了对鳞状细胞化生和鳞状细胞癌起源细胞的发育见解,鳞状细胞瘤是结直肠上皮罕见但独特的疾病实体(3941). 因为p63是分层上皮发育的主要调节因子(42)∆Np63阳性前体细胞的持续存在或向原始、∆Np 63阳性状态的回归可能反映了大肠上皮回忆其发育起源并异常分化为鳞状细胞谱系的潜在潜力。

材料和方法

老鼠。

编号63+/Cre公司按照SI材料和方法. ∆编号63+/Cre公司小鼠与报告小鼠B6.129×1杂交-Gt(ROSA)26Sor公司tm1(EYFP)成本/J型(俄罗斯26EYFP公司)或B6.129(Cg)-Gt(ROSA)26Sor公司tm4(ACTB-td番茄,-EGFP)罗/J型(俄罗斯26番茄/mEGFP)来自Jackson Laboratories。动物护理和实验是根据哈佛医学院动物资源和比较医学中心常务委员会的指导方针(根据批准的动物方案04066)进行的。

组织准备。

将胚胎和新生小鼠分别固定在10%(vol/vol)的福尔马林缓冲液中24和48小时。对成年小鼠实施安乐死,并用PBS经心灌注,然后用10%福尔马林灌注。成年器官在福尔马林中进一步固定48小时,然后进行处理并包埋在石蜡中。

免疫染色和定量。

按照SI材料和方法使用以下抗体:小鼠抗pan-p63(4A4,Santa Cruz)、山羊抗∆Np63(N个-16,Santa Cruz),小鼠抗TAp63(6E6)(18)、兔抗CK5(Covance)、兔多克隆抗GFP(Abcam)、小鼠抗突触素(SY38,Millipore)、山羊抗溶菌酶C(Santa Cruz)、小鼠尿路蛋白酶III(AU1,Fitzgerald)和大鼠抗CK8(TROMA-1,杂交瘤库的发育研究)。抗∆Np63抗体的验证如图S9对于免疫荧光,使用双光子蔡司LSM 510 META垂直共焦显微镜进行图像采集。使用共聚焦×40显微照片手动计数细胞。如果可用,则对来自三种不同动物的每只小鼠至少500个细胞进行计数,但仅对两种动物进行分析的9.5 dpc胚胎除外。对于EYFP在神经内分泌细胞中的表达,每只小鼠仅评估了40个细胞。

补充材料

支持信息:

致谢

我们感谢L.Ding和D.Tom(哈佛神经发现中心增强神经成像核心)在获取共焦图像方面的帮助。这项工作得到了美国国立卫生研究院/美国糖尿病、消化和肾脏疾病研究所拨款1R21DK72152和1R01DK089975以及哈佛干细胞研究所(S.S.)的支持。

脚注

作者声明没有利益冲突。

这篇文章是PNAS直接提交的。

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