决定两栖类胚胎形体构造之控制因子

本文综述了自H.Spemann 发现“组织者”以来,初级胚胎诱导作用研究的历史进程。庄孝僡1940年的工作证明成体组织含有化学性质不同的诱导物质,被认为是一个里程碑。此后,50—70年代欧洲和日本等实验室的探索,在中胚层诱导物质研究方面取得较大的进展。1987年J.C.Smith 发现爪蟾细胞系分泌的专一的中胚层诱导因子为一种多肽生长因子(激活素activin),取得了重大的突破,不过是否为内源的中胚层诱导物质仍难以肯定。在反应组织方面,作者综述了外胚层年龄、反应细胞数量、剂量效应以及细胞间通讯和生长因子受体与反应能力的关系。同时还注意到有尾类和无尾类外胚层对缺钙,LiCl 处理的反应能力有差异。根据对Suramin 和XFD-1基因研究结果,作者假定爪蟾初级胚胎诱导作用包括一系列事件:对植物极发出的中胚层诱导信号,位于边缘区的细胞,因反应能力的差异而出现背腹方分化。背部中胚层(“Organizer”)在原肠早期,随着背唇区专一些凶(如gooscoid,XLM-1等含同源异形框的基因)的逐次表达而决定。原肠中期,更多的基因及其产物(包括神经诱导因子)被激活和产生,结果导致中枢神经系统的诱导和区域分化。     

哺乳类肝脏中胚层诱导物质的研究——Ⅲ.诱导物质量的差别和中胚层构造分化的关系

1.用不同浓度的肝脏中胚层诱导物质处理蝾螈早期原肠胚外胚层,研究诱导物质对中胚层分化的量的效应。同一批诱导蛋白质样品倍比稀释成每毫升含600微克、300微克、150微克、75微克和37.5微克共五个不同的浓度,用浸泡法处理外胚层,处理的时间是12小时。 2.随中胚层诱导物质浓度的增加,诱导强度和背方中胚层构造(脊索、肌肉)的诱导频率逐渐增加,而侧、腹方构造(前肾、血细胞)逐渐减少,呈现出明显的从腹、侧方到背方转变的趋势。这一结果支持中胚层诱导物质作用量的差别引起不同性质的中胚层分化的假定;并提示外胚层分化成位于背腹轴不同位置的中胚层构造需要接受不同阈值的诱导刺激。     

HOXB6启动人胚胎干细胞向中胚层分化

HOXB6在胚胎发育过程中发挥重要作用,但在人胚胎干细胞中胚层分化中的作用尚不清楚。该研究利用人胚胎干细胞中胚层分化模型结合RNA-seq分析发现,HOXB6在中胚层分化过程中显著上调,敲降HOXB6的表达抑制人胚胎干细胞向中胚层分化,提示HOXB6在中胚层分化过程中发挥功能。通过建立HOXB6诱导性过表达的人胚胎干细胞株发现,HOXB6过表达抑制人胚胎干细胞多能性标志分子的表达,并且显著上调中胚层标志分子的表达。该研究表明,HOXB6单独过表达能够启动人胚胎干细胞向中胚层分化,为理解人类早期发育和建立人胚胎干细胞高效诱导分化体系提供了理论依据。     

多肽生长因子与中胚层诱导

近几年来,许多发育生物学家采用分子生物学手段对利用实验胚胎学方法所揭示的胚胎早期发育的重要现象进行了分析研究,其中关于中胚层诱导的分子及细胞生物学机制的研究获得了极有意义的进展。研究中胚层诱导虽然主要以两栖类动物胚胎为主,但实际上中胚层诱导现象存在于所有脊椎动物的早期胚胎中,     

东方蝾螈早期原肠胚外胚层细胞的细胞周期与反应能力——Ⅰ.外胚层细胞的细胞周期和细胞同步化

在胚胎诱导的研究中,不少工作证明,外胚层细胞经同一种诱导物质处理,细胞能否接受诱导刺激,反应的强度如何,以及分化出哪些组织,是取决于外胚层细胞的年龄。受到中胚层诱导物质的刺激,早期原肠胚外胚层反应较强,分化出脊索、肌肉等构造,晚期原肠胚外胚层反应变弱,只能分化出血球、间质细胞等。其所以有这种差别,一般地都笼统地归之     

FSH诱导卵丘细胞分泌一种促减数分裂物质(英文)

本实验利用卵母细胞的体外培养模型,将小鼠卵丘－卵母细胞复合体（ＣＥＯ）和去卵丘卵母细胞（ＤＯ）在体外培养,系统研究了促性腺激素（ＦＳＨ、ｈＣＧ）诱导小鼠卵母细胞减数分裂的机制。结果显示,ＦＳＨ能剂量依赖性地诱导ＣＥＯ恢复减数分裂（Ｆｉｇ．１）,但对ＤＯ无影响;ｈＣＧ对 ＣＥＯ、 ＤＯ皆无效果（Ｆｉｇ．２）;用 ＦＳＨ预处理ＣＥＯ时间达到１小时后,就能显著诱导卵母细胞成熟,２小时后作用达到最大;不再增强（Ｆｉｇ．３）;用 ＦＳＨ处理ＣＥＯ ２小时及２４小时的培养液,能诱导ＤＯ恢复减数分裂,但预处理卵丘细胞２４小时的培养液,并不能诱导ＤＯ恢复减数分裂（Ｆｉｇ．４Ａ）;这种培养液在７０℃下３０分钟后,仍能刺激ＤＯ成熟（Ｆｉｇ．４Ｂ）;甾醇类物质合成抑制剂酮康唑,可剂量依赖性地抑制ＦＳＨ的促减数分裂恢复作用（Ｆｉｇ．５）。这些结果说明, ＦＳＨ可能诱导卵丘－卵母细胞复合体中的卵丘细胞分泌一种促减数分裂恢复物质;该物质作用于卵母细胞,诱导其恢复减数分裂而成熟;这种物质可能是一种甾醇类物质。     

中胚层细胞谱系研究

深入认识中胚层细胞谱系产生和发育分化过程有助于体外获得大量可用于移植的、有功能的中胚层来源成体干细胞,为基础科学和再生医学治疗提供理论指导。中国科学院战略性科技先导专项"干细胞与再生医学研究"项目内的中胚层研究,以肌肉和血液两个中胚层来源细胞谱系决定为切入点,探讨中胚层细胞谱系在发育分化过程中的重要功能和调控机制,建立成体干细胞体外扩增培养体系,为中胚层来源干细胞的自我更新、迁移增殖和定向分化研究提供重要的理论基础,并为中胚层系统疾病提供治疗靶点和细胞来源。现将对先导项目启动五年来开展的研究内容及其取得的研究成果进行介绍。     

内吞作用与胚胎诱导

在两柄类胚胎初级诱导的研究中,诱导物质如何进入反应细胞是一个受到重视(Grunzand Staubach,1979;Toivonen,1979)、但是仍未能解决的问题。为了对这一问题有所阐明,进行了离体诱导实验和电镜的观察。东方蝾螈(Cynops orientalis)早期原肠胚的外胚层块用豚鼠骨髓粗提液(BME)——有效的中胚层诱导物(Toivonen,1953)——处     

免疫学中的共刺激现象

免疫学中的共刺激现象李连奋（卫生部成都生物制品研究所，成都６１００６３）１９８７年，Ｒ．Ｈ．Ｓｃｈｗａｒｔｚ等人在Ｔ细胞的无反应性研究中发现，用某种方法处理Ｔ细胞后，其ＭＨＣ分子结合的抗原就不再诱导Ｔ细胞分裂。几天后，当它遇到活的，未经处理的Ｔ细胞提...     

动物极帽生物分析法在细胞分化分子调控研究中的应用

动物极帽是两栖类囊胚期预定外胚层的部分,可以在不同条件下诱导分化为中胚层和内胚层的组织或器官。动物极帽生物分析法（animal cap bioassay）在研究两栖类动物胚胎干细胞分化的分子机制中发挥了重要的作用。该文综述了近5年内动物极帽分析法在研究中胚层、血管和神经细胞分化分子调控中的应用。     

~(125)Ⅰ-中胚层诱导蛋白在东方蝾螈外胚层细胞内的定位

用放射自显影方法观察了外胚层细胞经~(125)Ⅰ-中胚层诱导蛋白处理不同时间的参入部位。随处理时间的不同~(125)Ⅰ-中胚层诱导蛋白的参入量和参入部位有所变化。处理1小时,约51%的外胚层细胞内出现标记蛋白,银颗粒多在细胞质内。处理3小时,标记细胞总数增至74%,而其中45%在核内观察到标记蛋白,每个核内平均为10个银颗粒。处理12小时,90%的反应细胞核内参入了标记蛋白,参入量增加为每个核内平均为21个银颗粒。实验结果表明,~(125)Ⅰ-中胚层诱导蛋白先是进入细胞质,然后转入细胞核。这似乎提示,中胚层诱导蛋白是在细胞核内行使其生理功能。     

箬叶多糖及其化学修饰物、亚硒酸钠和GSH对Cu~(2+)诱导的LDL氧化修饰的保护作用

研究了箬叶多糖ＦⅢ－ａ及其化学修饰物、亚硒酸钠和ＧＳＨ对Ｃｕ２＋诱导的低密度脂蛋白氧化修饰的保护作用．其结果表明箬叶多糖、硫酸酯多糖、硒酸酯多糖可显著抑制脂质过氧化产物（ＴＢＡＲＳ）及荧光物质的生成,彼此之间无明显差异．但对ＶＥ的消耗有着不同的保护作用,其顺序是ＦⅢ－ａ＞Ｓ－ＦⅢ－ａ＞Ｓｅ－ＦⅢ－ａ,并且具有明显的量效关系．硒或ＧＳＨ对Ｃｕ２＋诱导的ＬＤＬ氧化修饰无明显的抑制,但联合使用在０．１２５ｍｍｏｌ／ＬＮａ２ＳｅＯ３和０．２ｍｍｏｌ／ＬＧＳＨ及１２．５μｍｏｌ／ＬＮａ２ＳｅＯ３和０．０２ｍｍｏｌ／ＬＧＳＨ的浓度下能强烈地抑制ＴＢＡＲＳ的生成,甚至比正常的ＬＤＬ还要低．但是对ＶＥ的消耗只有较弱的保护作用,硒酸酯多糖与此相似．Ｎａ２ＳｅＯ３在０．１２５ｍｍｏｌ／Ｌ时可以明显抑制荧光物质的生成．     

悬浮培养中悬芹体细胞胚发生的工艺条件研究

以旱芹下胚轴切段为外植体，在ＭＳ＋１．０ｍｇ／Ｌ２，４－Ｄ培养基因诱导愈伤组织，经几次固体－液体交替培养筛选后，将此胚性愈伤组织接种于ＭＳ液体分化培养基中，就摇订转速、接种量、初始ＰＨ的调控等工艺条件对体细胞胚诱导的最佳条件进行了研究。     

裂褶菌产纤维二糖脱氢酶条件优化及部分酶学性质研究*

研究了裂褶菌Ｓｃｈｉｚｏｐｈｙｌｌｕｍ　ｃｏｍｍｕｎｅＡＳ　５．３９１产纤维二糖脱氢酶的条件。该酶是诱导酶,棉花是最好的诱导底物。培养基中加入琥珀酸钠缓冲液和土温８０利于酶的合成。而木素相关物质黎芦醇或愈创木酚对酶的生成没有影响。该酶在ｐＨ３．５～１０．５和４５℃以下保持稳定,其最适作用温度为３０℃,最适ｐＨ为４５。Ｚｎ(２＋)和Ａｇ＋对该酶活性有很大的抑制作用,而叠氮化钠和氰化钾对酶活力没有影响。     

用酵母双杂交系统研究Smad3和Smad4的相互作用

Ｓｍ ａｄ３ 和 Ｓｍ ａｄ４ 是将 Ｔ Ｇ Ｆ β的信号从细胞外传递到细胞核内的重要的信号传导蛋白． Ｔ Ｇ Ｆ β与其受体结合后,激活受体的磷酸激酶,使 Ｓｍ ａｄ３ 发生磷酸化,活化的 Ｓｍ ａｄ３ 与 Ｓｍ ａｄ４ 结合,形成异源复合物,进入到核中．然后 Ｓｍ ａｄ４ 以 Ｄ Ｎ Ａ 结合蛋白的形式与特定的 Ｄ Ｎ Ａ 结合,将 Ｔ Ｇ Ｆ β的信号传到核内．激活转录,诱导背中胚层的形成,抑制细胞的分化等．经研究利用酵母双杂交试验,鉴定了 Ｓｍ ａｄ３ 和 Ｓｍ ａｄ４ 相互作用的功能区域．构建 Ｓｍ ａｄ３ 和 Ｓｍ ａｄ４ 的 Ｃ 端、 Ｎ 端和中间连接区的突变体,将这些突变体克隆到 ｐ Ｇ Ａ Ｄ４２４ 和 ｐ Ｇ Ｂ Ｔ９ 载体中,并转化到 Ｈ Ｆ７ Ｃ 酵母中．通过 Ｌｅｕ－ ／ Ｔｒｐ－ ／ Ｈｉｓ－ Ｓ Ｄ 平板上菌落的形成,和 Ｘ－ ｇａｌ显色反应鉴定转化到酵母中的两个克隆质粒的相互作用．结果显示 Ｓｍ ａｄ４ 与 Ｓｍ ａｄ３ 异源相五作用时,主要是通过 Ｓｍ ａｄ４ 的中间连接区．在同源作用时, Ｓｍ ａｄ３ 是通过 Ｃ 端,而 Ｓｍ ａｄ４ 是通过中间连接区进行的．     

脊椎动物体节形成的分节时钟调控机制

脊椎动物胚胎发育早期中胚层细胞的分节时钟控制着体节的周期性形成。体节是沿身体轴的重复结构,最终发育形成椎骨和肋骨。如果分节时钟受到干扰,体节形成就会出现缺陷,从而导致身体发育异常,最终产生脊柱先天性疾病。参与体节发育的主要模型是时钟和波前模型。中胚层分化由组合梯度系统调节,该系统涉及成纤维细胞生长因子（FGF）、Wnt/β-catenin和视黄酸（RA）信号通路。FGF信号和Wnt/β-catenin信号控制后中胚层处于未分化状态,RA信号则诱导前中胚层细胞分化导致体节成熟。因此相反的信号梯度在特定位点达到平衡。当分子振荡器从尾芽起始表达并以行波模式向前传播至信号平衡临界点时,将启动分节时钟程序,触发Mesp2等分化基因表达,表现为未成熟的前体节中胚层发育形成一对体节。随着细胞二维培养体系和时事报告系统的成熟,研究人员成功在体外将干细胞诱导分化至中胚层并实现了分节时钟的二维可视化振荡。研究表明,细胞通信中的耦合延迟可以保持相邻细胞之间同步振荡,因此导致体节边界和双侧对称形成。此后研究人员在体外重建了诱导多能干细胞的三维培养系统,再现了具有前-后（AP）轴特征的体节样结构的形成。这为解码分节时钟网络调控机理、探索体节双侧对称形成以及不同物种发育速率的代谢调控机制提供了一个宝贵的研究体系。同时为探索病理性体节缺陷发展中的失调机制创造了一个平台。     

裂褶菌产纤维二糖脱氢酶条件优化及部分酶学性质研究

研究了裂褶菌Ｓｃｈｉｚｏｐｈｙｌｌｕｍ ｃｏｍｍｕｎｅＡＳ ５．３９１产纤维二糖胶氢酶的条件。该酶是诱导酶棉花是最好的诱导底物。培养基中加入琥珀酸纳缓冲液和土温８０利于酶的合成。而木素相关物质藜芦醇或愈创木酚对酶的生成没有影响。该酶在ｐＨ３．５～１０．５和４５℃以下保持稳定,其最适作用温度为３０℃,最适ｐＨ为４．５。Ｚｎ＾２＋和Ａｇ＾＋对该酶活性有很大的抑制作用,而叠氮化钠和氰化钾对酶活力没有影响     

人胚胎干细胞定向中胚层细胞分化的miRNA-mRNA网络调控

胚胎来源的中胚层细胞可以分化为心血管、血液和肌肉组织等多种类型细胞,而应用人胚胎干细胞分化为中胚层细胞的体外模型可为研究中胚层及其衍生的细胞谱系的分子调控机制提供重要手段。miRNA调控基因的表达通过多条信号通路参与中胚层细胞分化,但其调控机制虽有相关研究却并未完全阐明,特别是从整体水平上探索基因与非编码RNA表达变化及其相互作用的网络调控。该研究根据生物信息学分析,构建通过调节多条信号通路参与人胚胎干细胞向中胚层分化的潜在miRNA-mRNA调控网络,以便更全面地阐明人胚胎干细胞的分化机制。通过基因芯片和二代测序(RNAseq)技术检测筛选人胚胎干细胞诱导分化为中胚层细胞过程差异表达的miRNA和基因,并应用生物信息学分析预测差异表达miRNA的靶基因,将靶基因与差异表达基因取交集获得目标基因。同时,对差异表达基因和目标基因进行GSEA富集、GO注释及KEGG富集分析。最后,构建miRNA-mRNA的调控网络和筛选出关键基因并检测关键基因的表达。该研究共筛选出287个差异表达的miRNA和739个差异表达基因,预测差异表达miRNA的靶基因为13 064个,13 064个靶基因与739个差异表达基因取交集共获得目标基因401个。GSEA和KEGG富集分析发现,多条参与中胚层分化的信号通路,主要涉及Wnt/β-catenin、TGF-β和Hippo三条重要的信号通路。通过构建miRNA-mRNA调控网络,结果显示100个miRNA靶向Wnt/β-catenin通路中的11个基因,59个miRNA靶向TGF-β通路中的7个基因,有106个miRNA靶向Hippo通路中的10个基因。通过RT-qPCR验证三条通路中关键基因的表达。因此,该研究揭示了在中胚层分化过程中,Wnt/β-catenin、TGF-β和Hippo信号通路起了重要的调控作用,可能通过与各种miRNA-mRNA相互作用形成复杂的网络调控系统,精确调控人胚胎干细胞定向分化为中胚层细胞。     

东方蝾螈早期原肠胚外胚层细胞的细胞周期与反应能力——Ⅱ.阻断细胞周期后的反应能力

两栖类早期原肠胚外胚层细胞具有广泛的潜能,经不同的诱导刺激能向不同的方向分化,例如经缺钙处理可分化成神经组织,而豚鼠骨髓抽提液则可诱导出中胚层组织。但是,不论是哪种情况,诱导作用的强弱程度,都取决于外胚层细胞在接受诱导时的反应能力。Holtfreter首先发现,外胚层对诱导作用的反应能力随年龄不同而有改变。用轻度细胞解体的方法,庄孝僡证明,     

可诱导表达Mesp1的慢病毒载体构建及P19细胞稳定表达系的建立

Mesp1属于b HLH转录因子家族,对早期心脏中胚层的形成十分重要。为研究Mesp1在心脏发育过程中的功能,本文构建了可诱导表达Mesp1的慢病毒载体,转染进P19细胞,经嘌呤霉素筛选并扩大培养后,成功建立起经强力霉素诱导后可稳定过表达Mesp1基因的细胞系P19-Mesp1,为研究Mesp1心脏发育相关功能提供有用的细胞研究模型。