Cell Reports：西湖大學(xué)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)SETDB1通過CSF3促進(jìn)肝臟再生新機(jī)制

2025年6月24日，西湖大學(xué)宋春青團(tuán)隊(duì)在Cell Reports，IF 6.9 上發(fā)表了題為“SETDB1 promotes mammalian liver regeneration by stimulating cytokine CSF3 in hepatocytes”的研究論文。本研究通過將體內(nèi)CRISPR篩選與部分肝切除相結(jié)合，鑒定出SETDB1是一種肝再生增強(qiáng)因子，揭示了SETDB1過表達(dá)通過激活A(yù)KT促進(jìn)CSF3表達(dá)，從而加速多種肝損傷模型中的肝細(xì)胞再生機(jī)制，并進(jìn)一步證明了其在肝臟人源化小鼠中的治療潛力。

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①AAV產(chǎn)品：AAV8-sgSetdb1，AAV8-TBG-Cre，AAV8-TBG-GFP， AAV-DJ-TBG-CSF3，AAV-DJ-TBG-GFP，AAV-DJ-U6-shCsf3
注射方式：尾靜脈注射
注射劑量：4×10^11VG
②Adv產(chǎn)品：Ad5-CMV-Setdb1，Ad5- CMV-GFP
注射方式：腹腔注射
注射劑量：5×10^8PFU，200μL
病毒產(chǎn)品：Ad5-CMV-Setdb1，Ad5-CMV-GFP
感染細(xì)胞：人THLE-2細(xì)胞
MOI：50
感染時(shí)間：48h

研究背景
再生，通常被定義為替換因損傷而丟失的細(xì)胞、組織、器官或身體部位，是組織穩(wěn)態(tài)和修復(fù)的重要過程，但哺乳動(dòng)物的再生能力有限，肝臟是唯一一個(gè)在受傷后能夠完全再生到正常大小和功能的哺乳動(dòng)物器官。盡管如此，慢性或廣泛損傷可能會(huì)超過肝臟的再生能力，從而導(dǎo)致疾病，包括肝硬化、癌癥、肝衰竭和不良的患者結(jié)局。了解再生背后的細(xì)胞機(jī)制將為開發(fā)提高再生潛力和患者生存率的療法提供信息。

研究結(jié)果分享
1、SETDB1過表達(dá)改善手術(shù)損傷后的肝臟再生
首先作者利用部分肝切除術(shù)（PHx）-CRISPR篩選方式確定SETDB1為肝再生增強(qiáng)劑，并利用AAV8-sgsetdb1滅活Cas9-KI小鼠肝臟中的Setdb1驗(yàn)證了這一觀點(diǎn)。進(jìn)一步在I型酪氨酸血癥小鼠模型中證明了過表達(dá)SETDB1可以增強(qiáng)肝細(xì)胞增殖。作者還構(gòu)建了LSL-SETDB1-KI轉(zhuǎn)基因小鼠模型，隨后給予LSL-SETDB1-KI小鼠AAV8-TBG-Cre處理，特異性誘導(dǎo)肝細(xì)胞中Setdb1的表達(dá)，21天后進(jìn)行了70%的PHx處理。AAV8-TBG-Cre上調(diào)了小鼠SETDB1蛋白表達(dá)，并且提高后PHx后的肝臟質(zhì)量，Ki67+增殖肝細(xì)胞數(shù)量增加3倍，表明SETDB1的上調(diào)增強(qiáng)了肝臟再生。為了進(jìn)一步探索SETDB1在增強(qiáng)肝臟再生中的作用，作者評(píng)估了SETDB1或GFP的腺病毒治療野生型B6小鼠在肝切除術(shù)后的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的肝臟再生情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩組的肝臟均有再生情況，但Ad-Setdb1組肝臟再生更快。通過不同時(shí)間段的測(cè)定發(fā)現(xiàn)SETDB1的上調(diào)加速了手術(shù)后肝臟再生的增殖階段，而不會(huì)驅(qū)動(dòng)持續(xù)和過度的生長(zhǎng)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)SETDB1的過表達(dá)可以減輕化學(xué)誘導(dǎo)的肝衰竭并加速再生。

圖1. SETDB1過表達(dá)改善了手術(shù)切除后的肝臟再生

2、SETDB1通過AKT激活促進(jìn)肝細(xì)胞中CSF3的表達(dá)進(jìn)而促進(jìn)肝細(xì)胞增殖
作者進(jìn)一步探究了SETDB1促進(jìn)肝細(xì)胞增殖的機(jī)制，發(fā)現(xiàn)SETDB1的過表達(dá)增加了CSF3的表達(dá)，而抑制SETDB1減少了CSF3的表達(dá)，表明表明SETDB1調(diào)控肝細(xì)胞中CSF3的產(chǎn)生。使用AAV-DJ-TBG-CSF3或GFP對(duì)照治療WT B6小鼠，4周后進(jìn)行70%PHx處理。與對(duì)照組治療的小鼠相比，AAV-DJ-TBG-CSF3治療的小鼠顯示CSF3表達(dá)增加，并且再生肝質(zhì)量和增殖細(xì)胞增加，表明肝細(xì)胞中的CSF3促進(jìn)肝再生。相反，使用AAV-DJ-shCsf3來降低肝臟中CSF3的表達(dá)，2周后進(jìn)行70%PHx，與對(duì)照組相比，敲低CSF3表達(dá)降低了PHx后40小時(shí)的肝臟與體重比和Ki67+增殖肝細(xì)胞的水平。接下來，作者使用AAV8-TBG-Cre敲除CSF3rflox/flox小鼠肝細(xì)胞中的CSF3受體（CSF3r），發(fā)現(xiàn)肝臟再生延遲，表明肝細(xì)胞中表達(dá)的CSF3需要促進(jìn)肝臟再生，并通過其受體CSF3r實(shí)現(xiàn)。機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)SETDB1通過AKT激活促進(jìn)CSF3的表達(dá)，CSF3是SETDB1-AKT肝再生軸中的關(guān)鍵下游效應(yīng)器。

圖2. CSF3作為SETDB1在肝細(xì)胞中的下游靶點(diǎn)

3、SETDB1過表達(dá)保護(hù)人源化小鼠肝臟免受APAP介導(dǎo)的損傷
為了研究SETDB1的潛在臨床意義，作者分析了診斷為藥物性肝損傷（DILI）患者的活檢樣本。與正常肝臟樣本相比，DILI起始階段SETDB1蛋白和mRNA水平顯著降低。為確定異位SETDB1是否可以保護(hù)人類肝臟免受化學(xué)或藥物引起的損傷，建立了一個(gè)人源化小鼠肝臟模型，并對(duì)其進(jìn)行了APAP過量治療。在APAP過量前3天遞送了Ad-SETDB1或Ad-GFP，在APAP過量后48小時(shí)，與Ad-GFP對(duì)照組小鼠相比，用Ad-Setdb1治療的人源化小鼠肝臟顯示出組織學(xué)改善和中心周圍損傷減少，以上結(jié)果為SETDB1保護(hù)人源化小鼠肝臟免受APAP誘導(dǎo)的急性肝損傷提供了證據(jù)。

圖3. SETDB1過表達(dá)可減輕APAP誘導(dǎo)的肝人源化小鼠肝損傷

結(jié)論
本研究通過體內(nèi)CRISPR篩選結(jié)合部分肝切除術(shù)（PHx-CRISPR），鑒定出組蛋白H3K9甲基轉(zhuǎn)移酶SETDB1是一種再生增強(qiáng)劑。SETDB1的缺失會(huì)延遲再生，過度表達(dá)SETDB1會(huì)加速各種肝損傷模型的肝再生。SETDB1通過積極調(diào)節(jié)肝細(xì)胞中粒細(xì)胞集落刺激因子（CSF3）的表達(dá)來促進(jìn)肝臟再生。SETDB1通過甲基化和激活A(yù)KT促進(jìn)肝細(xì)胞中CSF3的表達(dá)，使CSF3成為SETDB1-AKT肝再生途徑中的關(guān)鍵下游效應(yīng)器。值得注意的是，增加人源化小鼠肝臟中的SETDB1水平可以抑制藥物引起的肝損傷。本研究揭示了SETDB1的非組蛋白修飾在肝臟再生過程中調(diào)節(jié)細(xì)胞因子信號(hào)傳導(dǎo)中作用，并為再生醫(yī)學(xué)和組織修復(fù)的靶向治療提供了見解。