Advanced Science｜同济大学附属东方医院何志颖教授团队通过调控上皮间质可塑性实现人羊膜上皮细胞的扩大培养

学术科学 2025-01-16 16:00 上海

撰文│何志颖

编辑│毕紫娟

审校│汤红明

全文1200余字，预计阅读5分钟

人羊膜上皮细胞（Human amniotic epithelial cells, hAEC）因其低免疫原性、高组织相容性、无致瘤性及良好的旁分泌功能和免疫调控作用，在多种疾病中展现出良好治疗效果，是细胞治疗的理想候选细胞类型。由于hAEC分离自足月羊膜组织，处于羊膜发育的末期，其增殖能力有限，难以为细胞治疗提供充足的细胞数量，导致其应用受限，实现hAEC的体外扩大培养是细胞药物研发的关键环节。对hAEC的属性、体内发育及体外培养过程中的增殖机制认识不清晰，这已成为制约其体外扩大培养的主要障碍。

2025年1月13日，上海市东方医院（同济大学附属东方医院）干细胞基地再生医学研究所、同济大学生命科学与技术学院何志颖教授团队在Advanced Science上发表题为“Scale-Up of Human Amniotic Epithelial Cells Through Regulation of Epithelial-Mesenchymal Plasticity Under Defined Conditions”的研究论文(原文链接.pdf)。研究首次明确了hAEC的基本属性、体内发育及体外培养的增殖机制。研究结果表明，足月胎盘羊膜组织中的hAEC为分化潜能有限的羊膜上皮细胞，hAEC在体内发育及体外培养过程中的增殖特性与其上皮-间质可塑性（EMP）相关，在体外培养过程中可以通过小分子SB431542的添加及胶原微载体的使用实现对hAEC EMP属性及增殖能力的维持，实现hAEC的扩大培养。

为明确hAEC的基本属性及其在发育过程中的增殖机制，研究团队首先对不同胎龄羊膜组织获得的hAEC〔7周、11周、29周、34周及足月（≥39周）〕进行了单细胞转录组测序（sc-RNAseq）分析，发现早期发育过程中的hAEC处于部分上皮-间质转化（pEMT）状态，具有EMP属性及良好的增殖能力；随着发育进程的推进，hAEC的上皮属性逐渐升高，间质属性逐渐降低，增殖能力也降低。表明发育过程中hAEC的增殖与其EMP属性相关。结合sc-RNAseq分析及实验验证发现，足月时hAEC不表达多能标志物OCT4、NANOG、SOX2、TRA1-81，不表达端粒酶TERT和TERC，从而明确了足月hAEC具有一定分化潜能，但多能性较弱，表现为一种有限分化能力的上皮细胞。

对体外培养过程中不同代次的hAEC进行sc-RNAseq分析及实验验证后发现，体外培养的hAEC通过EMT进入pEMT，获得EMP属性及增殖能力，但EMP属性难以维持，随着EMT进程的持续推进，hAEC迅速进入衰老阶段，难以实现hAEC的扩大培养。hAEC的EMP属性可以通过上皮标志物CD324、CD9，间质标志物CD90、Vimentin的表达变化来反映。

研究进一步发现，通过小分子SB431542抑制EMT可以实现对hAECs EMP属性及增殖能力的维持，结合Ⅰ型胶原修饰型微载体CT3（Cytodex 3）的使用及hAEC接种密度的优化，研究团队实现了hAEC的扩大培养，获得的hAEC保持了良好的前列腺素E2分泌能力及对外周血单个核细胞的增殖抑制能力等功能属性。

研究首次明确了足月hAEC为不具有多能性的成熟羊膜上皮细胞，在体内发育及体外培养过程中，hAEC的增殖与EMP相关，通过SB431542的添加及微载体使用，在不影响其属性前提下，实现了hAEC的扩大培养。

同济大学附属东方医院干细胞基地再生医学研究所何志颖教授、张文成研究员为论文共同通信作者；同济大学附属东方医院郝王平、罗以，中国科学院过程工程研究所田佳，上海赛傲生物技术有限公司鲁岳峰为论文共同第一作者。研究获得国家科技部重点专项、国家自然基金委、上海市科委及上海市高峰学科等项目的资助。