类器官培养中的关键细胞因子：R-spondin 家族

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近年来，类器官技术取得显著进展，正常及肿瘤来源的类器官（如肠道、肝脏、乳腺、大脑、皮肤等）已成功构建。尽管不同组织来源的类器官构建方法存在共通之处，但培养基成分及培养条件的优化仍是决定培养成败的关键。

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一、类器官培养的核心需求与 R-spondin 的重要性

近年来，类器官技术取得显著进展，正常及肿瘤来源的类器官（如肠道、肝脏、乳腺、大脑、皮肤等）已成功构建。尽管不同组织来源的类器官构建方法存在共通之处，但培养基成分及培养条件的优化仍是决定培养成败的关键。类器官在体外环境中因缺乏内源性干细胞信号传导，往往难以实现正常扩增与功能维持，因此外源性添加特定生长因子及干细胞因子成为培养体系的核心环节。在众多调控因子中，R - spondin 家族细胞因子被证实是维持类器官自我更新与表型稳定的关键性因子，其在多种类器官培养中不可或缺。

二、R-spondin 家族的分子特征与结构域组成

R - spondin 家族包含 R - spondin 1~4 四个成员，编码四种进化保守的小分子分泌蛋白，家族成员间的序列及结构域相似度达 40% - 60%，其中 R - spondin 1、2、3 的研究最为深入。所有 R - spondin 家族成员均具有高度保守的结构特征，包含四个主要功能区：N 端的信号肽序列，负责引导蛋白分泌；相邻的两个 furin - like 结构域，是发挥生物学功能的核心区域；一个血小板反应蛋白 1 型结构域（TSP1）；以及 C 端富含碱性氨基酸的区域。这种结构布局为其参与多种信号通路调控提供了结构基础。

从染色体定位来看，人 R - spondin 家族各成员的编码基因分布于不同染色体，进一步提示其功能的特异性与多样性。蛋白结构的高度保守性表明该家族在进化过程中承担着重要的生物学功能，而结构域的细微差异则可能赋予各成员独特的调控特性。

三、R-spondin 家族的信号通路调控机制

（一）R - spondin 1：经典 Wnt 信号通路的强效增强剂

R - spondin 1 通过激活 Wnt - β - catenin 信号通路，在器官发育、上皮干细胞维持及肿瘤发生调控中发挥关键作用。其两个相邻的 furin - like 结构域是激活经典 Wnt 信号通路的决定性因素，实验证实，缺失任意一个 furin - like 结构域都会导致其丧失对 Wnt/β - catenin 通路的激活能力。

在经典 Wnt 信号传导中，Wnt 配体与卷曲蛋白受体（frizzled, Fzd）结合后，会诱导低密度脂蛋白受体相关蛋白 5/6（LRP5/6）磷酸化，进而启动下游信号级联反应。然而，细胞膜表面的 E3 泛素连接酶 RNF43（ring finger protein 43）和 ZNRF3（zinc and ring finger 3）可与 Fzd 结合并介导其泛素化降解，从而负向调控 Wnt 信号传导。R - spondin 1 通过其 furin - like 区域与 G 蛋白偶联受体 4/5（Lgr4/5）特异性结合，形成的复合物可桥接 RNF43 和 ZNRF3 的胞外区域，抑制二者对 Fzd 的泛素化降解作用，使细胞膜表面 Fzd 受体得以稳定存在，最终实现 Wnt 信号的持续增强。这种调控机制为类器官的持续生长和表型维持提供了关键信号支持。

（二）R - spondin 2：Wnt 信号的独立激活因子与 BMP 信号抑制剂

R - spondin 2 同样具有增强 Wnt - β - catenin 信号通路的功能，且其独特之处在于可不依赖 Wnt 配体直接激活 Wnt 信号，从而促进软骨细胞和成骨细胞分化。在调控机制上，R - spondin 2 通过抑制 RNF43 和 ZNRF3 的活性，独立于 LRP5/6 发挥作用，在肢体发育过程中扮演重要角色。

此外，R - spondin 2 作为双功能配体，还能通过其 TSP1 结构域与 BMP 受体结合，桥接 RNF43 和 ZNRF3 形成三元复合物，该复合物内化后被降解，从而减少细胞表面功能性 BMP 受体的数量，有效抑制 BMP 信号通路。这种双重调控能力使其在组织分化平衡中具有特殊意义。

（三）R - spondin 3：血管生成调控与多通路激活因子

R - spondin 3 对 Wnt - β - catenin 信号通路的增强作用与家族其他成员类似，同时它还是血管生成和血管发育的关键调控蛋白，可促进内皮细胞增殖、迁移及新生血管形成。除 Wnt 信号外，R - spondin 3 还能激活对血管生成至关重要的 Gai1/3 - Akt - mTOR 信号通路，通过多通路协同作用参与血管稳态调控。

与 R - spondin 2 类似，R - spondin 3 也是双功能配体，可通过 TSP1 结构域与 BMP 受体结合，介导 RNF43/ZNRF3 复合物的内化降解，从而抑制 BMP 信号传导，这种特性使其在组织再生与肿瘤微环境调控中具有潜在作用。

四、R-spondin 家族在类器官培养中的应用

类器官因具有基因稳定性高、易于基因编辑、构建周期短及能模拟体内微环境等优势，已成为研究组织稳态、癌症发生、再生医学及药物开发的重要模型。在类器官培养中，R - spondin 家族成员的添加是维持培养体系成功的关键：R - spondin 1 作为经典 Wnt 信号通路的激活因子，是胃、肠道、肝脏、前列腺、肾脏等多种类器官培养基的必需成分，可支持类器官的长期可持续培养；在乳腺类器官培养中，除 R - spondin 1 外，常需联合添加 R - spondin 3 以优化培养效果。

目前，借助合理的 R - spondin 调控策略，体外培养的类器官可实现数周的持续生长且无需频繁传代，这为深入研究组织器官的发育机制、疾病模型构建及个性化药物筛选提供了稳定可靠的实验平台。随着研究的深入，R - spondin 家族在类器官技术中的应用将进一步拓展，为生命科学研究与临床转化提供更有力的支持。

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