近日，青岛农业大学与尊龙凯时(中国)沈伟教授团队程顺峰教授课题组在中科院一区、TOP期刊《Cellular and Molecular Life Sciences》发表研究论文“Transcriptomic landscape reveals germline potential of porcine skin-derived multipotent dermal fibroblast progenitors”。该论文基于单细胞组学技术，首次揭示豬皮肤干细胞（skin derived stem cells，SDSCs）是来源于皮肤中多能性真皮成纤维细胞祖细胞，畸胎瘤形成实验证实了该细胞具有多向分化潜能，且可体外诱导转分化形成原始生殖细胞样细胞（primordial germ cell-like cells，PGCLCs）。该论文阐述了豬SDSCs转分化形成PGCLCs过程中转录组动态变化，明确了促分裂原活化的蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase, MAPK）信号通路对PGCLCs转分化和增殖具有关键调控作用。

我國養豬曆史悠久，且擁有全球三分之一的地方豬種質資源。但近年來，我國地方豬種養殖量急劇減少，部分地方豬種幾近滅絕，導致地方豬種遺傳多樣性遭受嚴重破壞，優質基因流失。沈偉教授帶領的生豬種業創新團隊在構建地方良種豬幹細胞種質資源庫的基礎上，進一步對豬幹細胞進行創新應用。由于皮膚是動物機體面積最大的器官且細胞更新快，存在著豐富的幹細胞，利用豬SDSCs向PGCLCs轉分化可以爲地方豬種質資源保護和創新應用提供了新理論和實踐基礎。

由于受限于皮肤组织的高度异质性，豬SDSCs的细胞来源尚不清晰。鉴于此，程顺峰教授课题组借助单细胞转录组测序技术，剖析豬皮肤和SDSCs的细胞异质性。结果表明，皮肤组织中的多能性真皮成纤维细胞祖细胞具有向生殖细胞转分化的潜力，这些细胞高表达多能性相关基因（MYC、SOX9、KLF2、KLF4、STAT3和TCF7L1)，生长因子EGF/bFGF在体外培养条件显著促进SDSCs增殖。在此基础上，课题组继续分析了豬SDSCs在诱导培养体系下向PGCLCs转分化过程中的转录组动态变化，该过程中PGCs特化关键基因（SOX17、TFCP2L1、PRAME、CD38、PRDM1、ALPL、RNF17和TFAP2C）开始表达，并伴随着组蛋白甲基化（H3K27me3和H3K9me2）的表观遗传学变化。考虑到PGCLCs数量和质量对后续研究体外配子发生至关重要，围绕提高PGCLCs数量和质量这一关键问题进行了研究，发现内源性代谢物具有促进转分化PGCLCs增殖的能力。通过比较三种内源性代谢物黄体生成素（luteinizing hormone，LH）、褪黑素（melatonin，MLT）和维甲酸（retinoic acid，RA）的作用，发现PGCLCs转分化阶段差异基因和PGCLCs高表达基因均在MAPK信号通路相关生物学过程中显著富集，即MAPK信号通路是体外促进转分化PGCLCs增殖最核心的调控通路。

　　豬SDSCs在體外轉分化爲PGCLCs的機制示意圖

该论文第一单位为青岛农业大学与尊龙凯时(中国)，研究生刘文祥和李春晓为论文共同第一作者，沈伟教授与程顺峰教授为论文共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金和泰山学者建设工程等项目资助。

原文鏈接：https://doi.org/10.1007/s00018-023-04869-7

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