Delineating Molecular Mechanisms Underlying Liver Progenitor Cell-Driven Liver Regeneration

描绘肝脏祖细胞驱动的肝脏再生的分子机制

基本信息

项目摘要

Abstract Chronic liver diseases are the 12th leading cause of mortality and among the most common causes of morbidity in the U.S. with 5.5 million people suffering from the diseases. Currently, liver transplantation is the only effective treatment for end-stage liver diseases; however, the shortage of donor livers makes this therapy extremely limited, thus necessitating alternative therapies. Promoting innate liver regeneration in chronic liver diseases is an attractive alternative. Upon liver injury, hepatocytes proliferate to yield more hepatocytes to restore lost liver mass and maintain liver function. However, when hepatocyte proliferation is compromised, a phenomenon observed in advanced liver diseases, liver progenitor cells (LPCs) are activated and these LPCs expand and eventually differentiate into hepatocytes. Thus, it is crucial to understand the molecular mechanisms of LPC- driven liver regeneration, which will provide significant insights into promoting this process as a pro-regenerative therapy for advanced liver diseases. Particularly, given the prevalence of LPCs in chronically diseased livers, promoting LPC differentiation into functional hepatocytes will be a promising pro-regenerative therapy. We have established a zebrafish liver injury model in which hepatocyte-specific overexpression of oncogenes induces oncogene-induced hepatocyte damage, such as senescence and apoptosis, followed by inflammation, LPC activation, fibrosis and eventually LPC-mediated liver repair. Using this chronic liver injury model as a screening tool for identifying small molecules that can promote LPC differentiation into hepatocytes, we discovered that treatment with EGFR inhibitors promoted LPC differentiation into hepatocytes, thereby enhancing liver repair/recovery. In addition to the zebrafish model, we have established a mouse liver injury model for LPC- driven liver regeneration. This mouse model allows us to determine if EGFR inhibition can promote LPC differentiation into hepatocytes in mammals as in fish. Here, we propose to determine the effect of EGFR inhibition on LPC differentiation and the role of EGFR signaling in LPC-driven liver regeneration by pursuing three specific aims. Aim 1: Using two zebrafish models of hepatocyte-specific oncogene overexpression, we will elucidate the process of LPC-driven liver regeneration in oncogene-induced liver damage settings. Aim 2: Using the zebrafish and mouse liver injury models for LPC-driven liver regeneration, we will determine the effects of EGFR inhibition on LPC differentiation into hepatocytes and subsequent liver recovery. Aim 3: We will determine the molecular mechanisms controlling LPC differentiation by investigating the role of EGFR and Sox9 in this differentiation process. Successful accomplishment of the proposed work will not only significantly advance the mechanistic understanding of liver regeneration in the diseased liver, but also lay the groundwork for use of EGFR inhibitors as a promising pro-regenerative agent to augment LPC-driven liver regeneration in patients with advanced liver diseases.
摘要 慢性肝病是第12大死亡原因,也是最常见的发病原因之一。 在美国,有550万人患有这种疾病。目前,肝移植是唯一有效的 终末期肝病的治疗;然而,供体肝脏的短缺使得这种治疗非常困难。 有限,因此需要替代疗法。在慢性肝病中促进先天性肝再生是 一个有吸引力的选择。在肝损伤时,肝细胞增殖以产生更多的肝细胞来恢复失去的肝脏 质量和维持肝功能。然而,当肝细胞增殖受到损害时, 在晚期肝病中观察到,肝祖细胞(LPC)被激活,这些LPC扩增, 最终分化成肝细胞。因此,了解LPC的分子机制至关重要。 驱动的肝再生,这将提供重要的见解,促进这一进程作为一个亲再生 治疗晚期肝病。特别是,考虑到LPC在慢性肝病中的流行, 促进LPC分化为功能性肝细胞将是一种有前景的促再生疗法。我们有 建立了斑马鱼肝损伤模型,其中肝细胞特异性癌基因过表达诱导 癌基因诱导的肝细胞损伤,如衰老和凋亡,随后是炎症,LPC 活化、纤维化和最终LPC介导的肝修复。使用这种慢性肝损伤模型作为筛选 作为鉴定可促进LPC分化为肝细胞的小分子的工具,我们发现, 用EGFR抑制剂处理促进LPC分化成肝细胞,从而增强肝细胞的增殖。 修复/恢复。除斑马鱼模型外,我们还建立了LPC-1小鼠肝损伤模型。 驱动肝脏再生这种小鼠模型使我们能够确定EGFR抑制是否可以促进LPC 在哺乳动物如鱼中分化成肝细胞。在这里,我们建议确定EGFR的作用, 抑制LPC分化和EGFR信号转导在LPC驱动的肝再生中的作用 三个具体目标。目的1:使用两种肝细胞特异性癌基因过表达的斑马鱼模型,我们将 阐明在癌基因诱导的肝损伤环境中LPC驱动的肝再生过程。目标2:使用 斑马鱼和小鼠肝损伤模型的LPC驱动的肝再生,我们将确定的影响, EGFR抑制LPC分化为肝细胞和随后的肝脏恢复。目标3:我们将确定 通过研究EGFR和Sox 9在LPC分化中的作用, 分化过程。成功完成拟议的工作不仅将大大推动 在患病的肝脏肝再生的机制的认识,而且还奠定了基础, EGFR抑制剂作为一种有前途的促再生剂,可增强LPC驱动的肝再生, 晚期肝病

项目成果

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知道了