Cell Reports：西湖大學團隊發現SETDB1通過CSF3促進肝臟再生新機制
2025年6月24日，西湖大學宋春青團隊在Cell Reports，IF 6.9 上發表了題為“SETDB1 promotes mammalian liver regeneration by stimulating cytokine CSF3 in hepatocytes”的研究論文。本研究通過將體內CRISPR篩選與部分肝切除相結合，鑒定出SETDB1是一種肝再生增強因子，揭示了SETDB1過表達通過激活AKT促進CSF3表達，從而加速多種肝損傷模型中的肝細胞再生機制，并進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
病毒產品：Ad5-CMV-Setdb1，Ad5-CMV-GFP
感染細胞：人THLE-2細胞
MOI：50
感染時間：48h
研究背景
再生，通常被定義為替換因損傷而丟失的細胞、組織、器官或身體部位，是組織穩態和修復的重要過程，但哺乳動物的再生能力有限，肝臟是唯一一個在受傷后能夠完全再生到正常大小和功能的哺乳動物器官。盡管如此，慢性或廣泛損傷可能會超過肝臟的再生能力，從而導致疾病，包括肝硬化、癌癥、肝衰竭和不良的患者結局。了解再生背后的細胞機制將為開發提高再生潛力和患者生存率的療法提供信息。
研究結果分享
1、SETDB1過表達改善手術損傷后的肝臟再生
首先作者利用部分肝切除術（PHx）-CRISPR篩選方式確定SETDB1為肝再生增強劑，并利用AAV8-sgsetdb1滅活Cas9-KI小鼠肝臟中的Setdb1驗證了這一觀點。進一步在I型酪氨酸血癥小鼠模型中證明了過表達SETDB1可以增強肝細胞增殖。作者還構建了LSL-SETDB1-KI轉基因小鼠模型，隨后給予LSL-SETDB1-KI小鼠AAV8-TBG-Cre處理，特異性誘導肝細胞中Setdb1的表達，21天后進行了70%的PHx處理。AAV8-TBG-Cre上調了小鼠SETDB1蛋白表達，并且提高后PHx后的肝臟質量，Ki67+增殖肝細胞數量增加3倍，表明SETDB1的上調增強了肝臟再生。為了進一步探索SETDB1在增強肝臟再生中的作用，作者評估了SETDB1或GFP的腺病毒治療野生型B6小鼠在肝切除術后的多個時間點的肝臟再生情況。結果發現，兩組的肝臟均有再生情況，但Ad-Setdb1組肝臟再生更快。通過不同時間段的測定發現SETDB1的上調加速了手術后肝臟再生的增殖階段，而不會驅動持續和過度的生長。進一步研究發現SETDB1的過表達可以減輕化學誘導的肝衰竭并加速再生。
圖1. SETDB1過表達改善了手術切除后的肝臟再生
2、SETDB1通過AKT激活促進肝細胞中CSF3的表達進而促進肝細胞增殖
作者進一步探究了SETDB1促進肝細胞增殖的機制，發現SETDB1的過表達增加了CSF3的表達，而抑制SETDB1減少了CSF3的表達，表明表明SETDB1調控肝細胞中CSF3的產生。使用AAV-DJ-TBG-CSF3或GFP對照治療WT B6小鼠，4周后進行70%PHx處理。與對照組治療的小鼠相比，AAV-DJ-TBG-CSF3治療的小鼠顯示CSF3表達增加，并且再生肝質量和增殖細胞增加，表明肝細胞中的CSF3促進肝再生。相反，使用AAV-DJ-shCsf3來降低肝臟中CSF3的表達，2周后進行70%PHx，與對照組相比，敲低CSF3表達降低了PHx后40小時的肝臟與體重比和Ki67+增殖肝細胞的水平。接下來，作者使用AAV8-TBG-Cre敲除CSF3rflox/flox小鼠肝細胞中的CSF3受體（CSF3r），發現肝臟再生延遲，表明肝細胞中表達的CSF3需要促進肝臟再生，并通過其受體CSF3r實現。機制研究發現SETDB1通過AKT激活促進CSF3的表達，CSF3是SETDB1-AKT肝再生軸中的關鍵下游效應器。
圖2. CSF3作為SETDB1在肝細胞中的下游靶點
3、SETDB1過表達保護人源化小鼠肝臟免受APAP介導的損傷
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是否可以保護人類肝臟免受化學或藥物引起的損傷，建立了一個人源化小鼠肝臟模型，并對其進行了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，與Ad-GFP對照組小鼠相比，用Ad-Setdb1治療的人源化小鼠肝臟顯示出組織學改善和中心周圍損傷減少，以上結果為SETDB1保護人源化小鼠肝臟免受APAP誘導的急性肝損傷提供了證據。
圖3. SETDB1過表達可減輕APAP誘導的肝人源化小鼠肝損傷
結論
本研究通過體內CRISPR篩選結合部分肝切除術（PHx-CRISPR），鑒定出組蛋白H3K9甲基轉移酶SETDB1是一種再生增強劑。SETDB1的缺失會延遲再生，過度表達SETDB1會加速各種肝損傷模型的肝再生。SETDB1通過積極調節肝細胞中粒細胞集落刺激因子（CSF3）的表達來促進肝臟再生。SETDB1通過甲基化和激活AKT促進肝細胞中CSF3的表達，使CSF3成為SETDB1-AKT肝再生途徑中的關鍵下游效應器。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節細胞因子信號傳導中作用，并為再生醫學和組織修復的靶向治療提供了見解。
