肠隐窝单细胞RNA测序揭示电离辐射后小鼠肠道损伤修复的关键事件及Wnt3/β-catenin 通路的双刃剑作用
2023年11月1日，中国医学科学院放射医学研究所作为第一完成单位在Redox Biology上发表题为“Single-cell RNA sequencing of intestinal crypts reveals vital events in damage repair and the double-edged sword effect of the Wnt3/β-catenin pathway in irradiated mice”的研究论文。
放疗是癌症治疗的重要手段，但是放疗通常伴随着对正常组织的损伤，一定程度上限制了其应用，因此探讨辐射损伤修复的关键靶点至关重要。本研究对腹部辐射暴露后不同时间点（13Gy辐射暴露后的第一天、第三天和第五天；15Gy辐射暴露后的第三天）的肠隐窝进行了单细胞 RNA 测序分析。通过对肠隐窝内所有类型细胞的差异表达基因进行GO富集分析、RNA速率分析、细胞通讯分析和受体-配体相互作用分析，揭示在13Gy腹部辐射暴露后，隐窝细胞对细菌的应答反应是辐射损伤修复过程中的重要事件；此外，电离辐射诱导了瞬时扩增（TA）细胞的高度异质性，TA细胞在辐射暴露后可能具备了分化为各类成熟细胞和去分化为隐窝干细胞的潜能。
本研究进一步探索了15Gy腹部辐射暴露引起小鼠死亡的可能原因。通过对13Gy和15Gy 腹部辐射暴露小鼠的差异表达基因进行富集分析，初步得出结论：Wnt3/β-catenin和MIF-CD74/CD44信号通路可能是15Gy ABR诱导小鼠死亡的原因。进一步的生物学实验证实，Wnt3/β-catenin信号通路促进辐照暴露小鼠肠隐窝干细胞/祖细胞的恢复，诱导巨噬细胞迁移抑制因子（MIF）的释放，进一步修复电离辐射诱导的肠损伤。随着辐射剂量的增加，巨噬细胞上的CD44被激活，为MIF信号转导提供受体，启动炎症级联反应，最终引起炎症风暴导致小鼠死亡，为探索辐射损伤防护救治提供新思路。
本研究得到了中国医学科学院医学与健康科技创新工程、国家自然科学基金项目的资助。中国医学科学院放射医学研究所博士生苑通为论文第一作者，中国医学科学院放射医学研究所张俊伶副研究员和樊赛军研究员为论文共同通讯作者。
原文链接：https://authors.elsevier.com/sd/article/S2213-2317(23)00343-9
