AbMole小课堂丨R-spondin-1（RSPO1）：高活性Wnt通路激活剂，如何在多种类器官/干细胞培养中发挥重要功能
R-spondin-1（RSPO1）作为 R-spondin 家族中的重要成员，是一类分泌性蛋白，在生物体内发挥着极为关键的作用。重组R-spondin-1蛋白（Recombinant Human R-spondin-1, AbMole，M15009）是通过基因工程技术在异源系统中表达的高纯度功能性蛋白，已成为研究Wnt信号以及在干细胞、类器官培养中不可或缺的重要工具。AbMole为全球科研客户提供高纯度、高生物活性的抑制剂、细胞因子、人源单抗、天然产物、荧光染料、多肽、靶点蛋白、化合物库、抗生素等科研试剂，全球大量文献专利引用。
一、R-spondin-1（RSPO1）的生物学功能
RSPO1（重组人R-spondin 1/RSPO1蛋白, AbMole，M15009）是经典Wnt信号通路的重要激活剂。它主要通过与富含亮氨酸重复序列的G蛋白偶联受体（LGR4-6，即 LGR4、LGR5或LGR6）结合来发挥作用。当 RSPO1与LGR4-6结合后，可触发经典Wnt信号通路，促使β-catenin在细胞质中积累并进入细胞核，与转录因子TCF结合，进而增加靶基因的表达。例如，在小鼠诱导多能干细胞（iPSC）实验中发现，给予外源性的RSPO1后，能检测到非磷酸化 β-catenin水平显著升高，同时Lgr5 mRNA的相对表达量也增加，这证实了RSPO1对经典Wnt信号通路的激活，并且提示其在维持相关干细胞微环境及干性方面的作用[1]。除了经典途径，RSPO1在非经典 Wnt 信号通路中也发挥作用。有研究认为它可能通过作为锌指蛋白 RNF43（一种重要的 Wnt 信号通路调节因子）的抑制剂来调控非经典Wnt信号。RNF43能够促进Frizzled受体的泛素化和降解，而 RSPO1可以抑制RNF43的这种作用，使得Frizzled受体能够持续发挥功能，从而参与非经典 Wnt 信号的调节[2]。
二、R-spondin-1（RSPO1）在干细胞生物学与类器官技术中的应用
RSPO1（重组Human R-spondin 1/RSPO1蛋白, AbMole，M15009）通过激活Wnt/β-catenin信号通路，在维持干细胞自我更新、促进组织稳态及类器官构建中发挥着极其重要的作用。在肠道上皮干细胞、胚胎干细胞的研究中发现，添加 RSPO1 能够有效促进这些干细胞的增殖，维持其干性。除此之外，R-spondin-1还可以调节干细胞的定向分化，通过梯度添加RSPO1，促进中内胚层分化（如肝细胞、胰腺前体细胞）[3, 4]。
图 1. RSPO1促进胰腺前体细胞的分化和再生[3]
1.R-spondin-1（RSPO1）用于肠道类器官的培养
RSPO1（Recombinant Human R-spondin 1/RSPO1, AbMole，M15009）是多种类器官培养体系的核心组分。在经典肠道类器官培养基中，RSPO1与Wnt3a和EGF 共同模拟肠道干细胞微环境的关键信号。研究表明，添加重组RSPO1能够激活经典 Wnt 信号通路，促使肠道干细胞大量增殖，显著提高肠道类器官的形成效率和生长速度[5]。在一项实验中，将小鼠肠道隐窝分离出来进行体外培养，在含有重组人 RSPO1 的培养基中，肠道隐窝能够迅速增殖并形成结构完整的肠道类器官，类器官内包含肠上皮细胞、杯状细胞、潘氏细胞等多种细胞类型，并且能够长期维持稳定的生长和分化状态。而在缺乏重组RSPO1的对照组中，肠道隐窝的增殖能力明显受限，难以形成成熟的类器官结构[6]。进一步研究发现，重组人 RSPO1 通过与肠道干细胞表面的 LGR4-6受体结合，抑制 RNF43 对 Frizzled 受体的泛素化降解，从而持续激活Wnt信号，为肠道干细胞提供了必要的生存和增殖信号，维持了肠道类器官中干细胞微环境的稳定[6]。这种体外培养技术的突破极大推动了组织发育、疾病建模和药物筛选等领域的发展。
图 2. RSPO1用于肠道类器官的培养[6]
2.R-spondin-1（RSPO1）用于肝脏类器官的培养
对于肝脏类器官的培养，重组RSPO1蛋白（Recombinant Human R-spondin 1/RSPO1, AbMole，M15009）同样具有重要作用。在肝脏发育过程中，肝祖细胞的增殖和分化受到多种信号通路的精细调控。重组RSPO1可以通过激活Wnt信号通路，促进肝祖细胞向成熟肝细胞分化，提高肝脏类器官中功能性肝细胞的比例。实验表明，在诱导多能干细胞向肝脏类器官分化的过程中，添加重组RSPO1能够显著上调肝细胞特异性标志物如白蛋白（Albumin）、细胞色素 P450 家族成员等的表达水平，同时增强肝脏类器官的代谢功能，如对化合物的代谢能力和解毒能力。这是因为重组RSPO1（R-spondin-1）蛋白激活的 Wnt 信号通路可以调节一系列与肝脏发育和功能相关基因的表达，促进促进肝祖细胞向肝细胞分化，进而提高肝脏类器官的质量和功能完整性，为研究肝脏疾病发病机制、化合物肝毒性测试等提供更有效的体外模型。2014年，AbMole的两款抑制剂分别被西班牙国家心血管研究中心和美国哥伦比亚大学用于动物体内实验，相关科研成果发表于顶刊 Nature 和 Nature Medicine。
3.R-spondin-1（RSPO1）用于毛囊类器官的培养
在毛囊类器官研究方面，重组 RSPO1 蛋白（Recombinant Human R-spondin 1/RSPO1, AbMole，M15009）对毛囊类器官的发育和成熟具有显著的促进作用。毛囊类器官是由表皮干细胞和真皮间充质干细胞在特定三维环境中共同培养形成的，能够模拟毛囊在体内的生长和发育过程。研究发现，在毛囊类器官培养体系中加入重组R-spondin-1蛋白后，毛囊类器官的发芽率显著提高，可从原本的 62.7% 提升至 90.0%。在显微镜下观察，经重组人 RSPO1 处理的毛囊类器官形态更加规则，并且长出了类似头发的结构，而未处理组则无明显变化。深入研究其机制发现，重组RSPO1（R-spondin-1）蛋白通过激活 Wnt信号通路，同时上调与毛囊再生相关的基因和蛋白的表达，如碱性磷酸酶（ALP）、Versican 和 β-catenin 等，还能够激活PI3K-Akt、Rap1、NF-κB 等多个与毛囊形态发生和发芽密切相关的信号通路，全方位促进毛囊类器官的发育和成熟，为脱发等毛发相关疾病的研究提供了新的思路和实验基础[7]。
4.R-spondin-1（RSPO1）用于其它类器官的培养
除了上述常见的类器官类型，在胰腺类器官、肺类器官等的研究中，重组RSPO1也逐渐显示出重要作用。在胰腺类器官培养中，重组 RSPO1有助于维持胰腺祖细胞的干性，促进其增殖和分化为胰岛细胞等功能细胞，对于研究胰腺发育具有潜在价值[8]。在肺类器官培养过程中，添加重组RSPO1能够调节肺干细胞的增殖和分化，促进肺类器官形成更接近体内结构和功能的肺泡等结构，为肺部疾病的研究和相关药敏筛选提供了更便捷的模型[8]。
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参考文献及鸣谢
[1] 陈晨, 李筠, 刘云章, et al., R-spondin:一个新的Wnt信号通路相关蛋白家族的研究进展, 23(4) (2011) 9.
[2] P. H. Chen, X. Chen, Z. Lin, et al., The structural basis of R-spondin recognition by LGR5 and RNF43, Genes & development 27(12) (2013) 1345-50.
[3] Serena Silvano, Tiziana Napolitano, Magali Plaisant, et al., RSPO1, a potent inducer of pancreatic β cell neogenesis, Cell Reports Medicine 6(5) (2025) 102126.
[4] P. Bhanja, S. Saha, R. Kabarriti, et al., Protective role of R-spondin1, an intestinal stem cell growth factor, against radiation-induced gastrointestinal syndrome in mice, PloS one 4(11) (2009) e8014.
[5] 强龙征, 毛海光, 王梦婷, et al., 肠道类器官在肠疾病机制研究中的运用, (002) (2024) 051.
[6] Toshiro Sato, Robert G. Vries, Hugo J. Snippert, et al., Single Lgr5 stem cells build crypt-villus structures in vitro without a mesenchymal niche, 459(7244) (2009) 262-265.
[7] E. L. Weber, Y. C. Lai, M. Lei, et al., Human Fetal Scalp Dermal Papilla Enriched Genes and the Role of R-Spondin-1 in the Restoration of Hair Neogenesis in Adult Mouse Cells, Frontiers in cell and developmental biology 8 (2020) 583434.
[8] M. Dossena, R. Piras, A. Cherubini, et al., Standardized GMP-compliant scalable production of human pancreas organoids, Stem cell research & therapy 11(1) (2020) 94.