解亭团队利用单细胞测序技术揭示分化微环境控制干细胞分化的机制

在许多生物体中，微环境控制干细胞自我更新和分化，进而调控成体组织的稳态。然而，目前并不清楚微环境是否会形成不同的亚单元，来调控干细胞自我更新及其子细胞的逐步分化。很多研究已显示，从果蝇到哺乳动物中，干细胞自我更新受微环境调控。近些年的研究也发现，在果蝇卵巢中，干细胞的子细胞分化过程亦受到微环境的调控【1，2】。分化通常发生于多种发育阶段，从而产生一种或者多种类型细胞。然而，目前人们对分化微环境如何在细胞学水平上调控干细胞子细胞的分化过程所知甚少。

果蝇卵巢是一种研究生殖干细胞自我更新和分化的非常好的模型。果蝇卵巢的基本结构单位为卵巢小体，卵巢小体前端的卵原区(Germarium)中含有2-3个生殖干细胞(Germline stem cell, GSC)。生殖干细胞不对称分裂产生的一个子细胞保留干细胞命运, 另一个子细胞则远离微环境形成包囊母细胞(cystoblast, CB)。位于果蝇卵巢的内原卵区鞘细胞（inner germarial sheath cells, IGS; 也被称为护卫细胞，escort cells）能够形成分化微环境，控制生殖干细胞子细胞的分化【3】。研究发现，分化微环境通过利用Wnt, Hh, EGFR以及Jak-Stat等信号通路阻止自我更新微环境分泌的信号因子BMP的扩散，从而促进生殖细胞的分化。

果蝇卵巢原卵区（germarium）结构示意图

尤其重要的是，该研究为人们对分化微环境带来了进一步的了解，揭示了干细胞分化的分子细胞学机制。此前，人们认为分化微环境只是简单的起到隔离自我更新微环境释放的信号的作用，生殖细胞的逐步分化是生殖细胞内在因子默认调控的。这项研究结果描述了分化微环境由多种亚群组成，分别直接控制成体干细胞逐步分化发育过程，即生殖细胞的分化不仅仅受内源因子调节，还受到多种外在分化微环境亚群细胞的控制。