創新工程進展快報第174期
2022年9月6日，中國醫學科學院生物醫學工程研究所黃鵬羽團隊在Nature Communications《自然通訊》發表了題為 “PIM1 promotes hepatic conversion by suppressing reprogramming-induced ferroptosis and cell cycle arrest”（PIM1通過抑制重編程誘導的細胞鐵死亡和細胞周期阻滯促進肝向轉分化）的論文。研究開發了“核心激酶推斷”（central kinase inference, CKI）算法，通過整合磷酸化組和轉錄組數據，預測并發現絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶PIM1在人皮膚成纖維細胞向肝細胞轉分化早期的關鍵作用，并揭示了PIM1主要是通過抑制重編程誘導的細胞鐵死亡和細胞周期阻滯來促進肝細胞轉分化。
肝細胞在藥物評價、細胞治療、生物人工器官等領域具有重要的應用價值。然而，如何高效獲取具有成熟功能的肝細胞一直是瓶頸問題。本研究團隊基于CKI算法預測出PIM1是肝向轉分化的關鍵調控激酶（圖一）。進一步研究發現過表達PIM1可以抑制細胞命運轉變導致的細胞周期阻滯和細胞鐵死亡，從而大幅提高肝向轉分化的效率，并能顯著促進轉分化肝細胞的成熟。這項工作利用CKI算法也發現了雙分化潛能的小鼠肝祖細胞在向成熟肝細胞分化過程中，環磷酸腺苷（cAMP）通過蛋白激酶C的激酶活性亞基（?亞基、?亞基）、X-連鎖蛋白激酶等促進肝細胞成熟的機制。該項研究不僅為更高效地獲取成熟的轉分化肝細胞提供了關鍵的機制基礎，也為多組學整合的重要激酶預測提供了高效的計算方法。
圖一：通過CKI算法發現肝祖細胞分化成熟和肝向轉分化過程中的關鍵激酶
本研究工作得到中國醫學科學院醫學與健康科技創新工程（2021- I2M-1-058, 2022-I2M-2-003）等項目資助。中國醫學科學院生物醫學工程研究所黃鵬羽研究員、華中科技大學薛宇教授、復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫院舒易來教授為共同通訊作者，生物醫學工程研究所袁陽陽博士、雒苗苗、上海科技大學莊緒冉博士、華中科技大學王晨瑋、林少峰為共同第一作者。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-32976-9
