第一作者｜专访中科院上海生化细胞所何灵娟博士

11月13日，国际学术期刊 Nature Medicine 在线发表了中国科学院生物化学与细胞生物学研究所周斌研究组的研究成果“Enhancing the precision of genetic lineage tracing using dual recombinases ”。

DeaLT作为一种新的谱系示踪技术，包含两种策略，分别是DeaLT-IR 和DeaLT-NR；可以有效地规避传统Cre-loxP 同源重组系统中由于Cre表达的不特异性而导致的非特异性同源重组，实现了更为精准的遗传谱系示踪。

为了解这项技术应用型研究工作的更多细节，我们采访了本文的第一作者何灵娟博士。

中国科学院生物化学与细胞生物学研究所周斌研究组合影

（受访者供图）

Part1：周斌老师团队研究工作介绍

（附博士后招聘启示）

岗位职责

何灵娟博士：基于Cre-LoxP同源重组的传统遗传操作和示踪技术已经得到广泛应用，推动了细胞谱系建立和谱系变迁的研究。我们组长期致力于谱系示踪新技术研究，并利用新技术探索细胞命运可塑性及其分子机制，代表性研究成果多次在Nature、Science、Nat Med、Nat Genet等国际学术期刊发表，其中发现新生期心脏具有重新生成冠状动脉的能力入选“2014年度中国科学十大进展”。

岗位职责

周斌研究组招聘启示

周斌组公开招聘研究助理1名和博士后1名。研究助理一经聘用，即属于事业单位正式编制，享受相关待遇；博士后研究人员属于国家博士后流动站，将在本单位进行为期2年的研究学习，期间享受博士后的住房和津贴补助。胜任工作的博士后，出站后可申请副研究员岗位。

应聘者可以将应聘材料、个人简历发送至zhoubin@sibs.ac.cn。薪酬面议，待遇从优， 对于递交的应聘材料给予保密。符合要求者，马上安排面试。

Part2： DeaLT－精准细胞谱系示踪技术

生信者言：请何博士简单介绍开发DeaLT技术的背景，传统的Cre-loxP系统存在什么缺陷？

何灵娟博士：尽管基于 Cre-loxP 系统的遗传谱系示踪技术是研究发育、疾病、再生等过程细胞命运可塑性的强大利器，但是它本身也存在着技术瓶颈。该技术的准确性主要依赖于 Cre 表达的特异性，如果有微量的 Cre 表达在了非靶向细胞中即为所谓的异位表达，那么谱系示踪结果的可靠性将大大降低，而这也成为了近年来很多科学问题出现争议的主要原因之一。所以，开发更精准的细胞谱系示踪技术一直是我们的重要工作。

生信者言：DeaLT 包含两种策略，分别是 DeaLT-IR 和 DeaLT-NR，该技术建立的核心难点在于什么?请谈谈您的体会与感受。

何灵娟博士：该技术最大的亮点就是解决了异位同源重组问题，难点就是如何让我们构建的小鼠按照我们的设计原理工作，这需要前期很多不同策略的尝试，可能最终才能找到一个比较好用的策略，文章里展示了我们经过前期尝试之后最终得到的比较理想的设计结果。

生信者言：是否有其他细胞谱系示踪技术? DeaLT与它们的区别在于?

何灵娟博士：传统的谱系示踪技术主要基于Cre-loxP同源重组技术，当然也包括基于Flp-Frt等系统的谱系示踪技术，这些技术主要涉及了一种同源重组反应，而DeaLT是将Dre-rox和Cre-loxP两种同源重组技术结合在了一起，并且利用一种同源重组系统控制或影响另外一种同源重组反应，当Cre表达不够特异而表达在非靶向细胞时，利用传统的谱系示踪技术无法实现某些细胞的特异性追踪，而利用DeaLT技术则有可以有效的阻断Cre-loxP在非靶向细胞中的同源重组反应，实现更加特异性的谱系示踪。

生信者言：该技术的两个策略分别首先应用于两个科学问题：成体 c-Kit+干细胞是否能够分化 形成心肌细胞、Sox9+肝祖细胞能否转分化形成肝细胞。请简单阐述这两项工作的核心思路与临床价值。

何灵娟博士：这两个科学问题都是由于基因表达不特异因而利用传统的示踪技术很难得到准确结果的范例。

心血管疾病是世界上的首要致死疾病，心脏干细胞移植是心力衰竭患者的潜在治 疗干预措施，因此鉴定出心脏干细胞分子标记基因、找到真正的心脏干细胞对于心脏疾 病的治疗具有重要的意义。目前的研究中，心脏中 c-Kit+细胞被认为是心脏干细胞，具有自我更新和多能分化潜能等干细胞特征，骨髓移植实验显示出 c-Kit+细胞在小鼠心脏损伤后能够促进心脏再生，这些发现提供了令人鼓舞的治疗可能性，然而，随后的一些研究却发现 c-Kit+细胞似乎并不具有分化成为心肌细胞的能力，使得该领域研究存在了较大的争议。由于 c-Kit 本身少量的表达在了心肌细胞中，这就导致无法判断损伤后观察到的被 Kit-CreER 遗传标记上的心肌细胞到底来源于其它细胞的转分化还是 c-Kit 本身标记的心肌细胞的自我增殖，因此实现非心肌细胞中的 c-Kit+细胞特异性谱系示踪，对于解析 c-Kit+非心肌细胞是否具有心肌细胞分化潜能，c-Kit+细胞是否能够作为心脏干细胞作为临床心脏疾病治疗的潜在方法具有非常重要的意义。 因此，我们致力于如何实现非心肌细胞中Kit-CreER的特异性谱系示踪，从而从根本上解决体内c-Kit+细胞是否具有转分化为心肌细胞的潜能。

哺乳动物肝脏是一个研究再生过程很好的对象。在正常的生理稳态情况下，肝脏细胞的更替速率较低，细胞可以维持数周到数月而不发生分裂。而在损伤后，肝脏则可以在短时间内产生大量的新细胞以修复损伤组织。组织维持生理稳态和损伤后修复理论上主要依赖两种机制，分别是已存在细胞的自我复制和干细胞或祖细胞的分化。在肝脏的生理稳态和组织再生中到底采取了哪种机制，一直是近年来研究者们研究的重点内容，直到目前为止仍然没有取得一致的意见。

2011 Furuyama 及其 同事的研究利用 Sox9-CreER 进行遗传谱系示踪，他们将 Sox9 作为胆管上皮细胞特异性的标记基因，利用 Sox9-CreER 小鼠进行谱系示踪，分别研究了生理稳态和损伤过程中胆管上皮细胞的命运，结果发现 Sox9 标记的细胞在生理稳态下能够变成肝细胞，在损伤后，更有高达80%-90%的肝细胞来源于原来被Sox9标记的胆管上皮细胞18。因此，该项研究强有力的支持了几乎所有的肝细胞均来自于 Sox9 标记的胆管上皮细胞。

然而，2014 年，Tarlow 等利用 Sox9-CreER 通过克隆分析发现 Sox9 标记的胆管细胞在生理稳态和损伤修复过程中均不会转分化形成肝细胞，肝细胞主要通过自我增殖来形成。

引起上述争议的主要原因是 Sox9 除了表达在胆管细胞里面还少量的表达在了胆管周围的肝细胞中，因此如果要解决 Sox9+胆管细胞是否能够转分化形成肝细胞，就必须实现胆管 Sox9+胆管细胞的特异性示踪，而这也是传统的示踪方法无法达到的，需要新的示踪技术来实现。因此，我们就利用DeaLT技术去特异性的示踪Sox9+胆管上皮细胞，解析Sox9+胆管上皮细胞在肝损伤后的分化潜能，为临床肝损伤治疗提供一定的理论基础。

每一项卓越工作的背后都有无数的汗水和极其巧妙的构思，期待他们用DeaLT技术解决更多的科学问题。

/End.

《第一作者》是生信者言的一个科学采访栏目。第一时间、第一视角、第一深度，聚焦国内外生命科学领域最新研究成果。

好的研究成果需要被知道，欢迎大家推荐和自荐。