遗传谱系示踪技术揭示小鼠胚胎前体心外膜向心外膜转化过程

心外膜的形成是胚胎心脏发育的关键生理过程之一。利用遗传谱系示踪技术示踪观察前体心外膜向心外膜细胞转化过程,具有重要的科学研究价值。本研究拟利用Tbx18+前体/心外膜祖细胞遗传谱系示踪模型,揭示胚胎心外膜的起源及前体心外膜向心外膜转化的过程。利用整胚和切片原位杂交技术揭示,Tbx18 mRNA特异性表达于胚龄（E）9.5 d小鼠胚胎前体心外膜;故Tbx18是前体心外膜的特异性标记基因。利用整胚X-Gal染色,揭示报告基因Lacz在E9.5 d遗传谱系示踪模型鼠胚前体心外膜中大量表达,此时报告基因从前体心外膜逐渐迁移并开始少量表达于心外膜。Lacz在E10～E10.5 d双杂合鼠胚前体心外膜中表达逐渐减少,而在心外膜组织中逐渐增多;在E11.5 d,报告基因在前体心外膜中表达基本消失,而在心外膜组织中大量表达。切片进行X-Gal染色也揭示,报告基因Lacz定位于早期胚胎前体心外膜及心外膜。免疫荧光染色证实,早期胚胎心外膜细胞呈现未分化的祖细胞状态。通过报告基因的表达变化模式揭示,胚胎心外膜的形成经历了启动、转化、完成3个阶段;E9.5～11.5 d左右这个时间段发生的前体心外膜向心外膜转化,可能是心外膜形成的主要来源和形式。     

3110009F21Rik基因在小鼠胚胎发育中的表达研究

目的:探讨小鼠胚胎发育过程中3110009F21Rik基因的时空特异性表达模式,为后续功能研究奠定基础。方法:对E15.5小鼠胚胎脑组织进行印记分析,检测基因的印记表达状态;应用全胚胎和组织原位杂交技术检测3110009F21Rik基因在E9.5~E15.5小鼠胚胎中的特异性时空表达模式。结果:印记分析显示3110009F21Rik基因在E15.5脑组织中为父母本等位基因双表达;原位杂交结果显示3110009F21Rik基因在E9.5~E15.5脑组织中持续表达,在E9.5~E11.5主要脏器中未检测到,但自E12.5开始在主要脏器中持续表达,随着发育进程进行,目的基因在胚胎骨骼中的相对表达水平逐步升高,至E15.5阶段大部分骨骼中都检测到目的基因表达。结论:3110009F21Rik基因在脑组织中的持续表达和表达模式的动态变化提示其可能参与胚胎发育过程中大脑神经网络的构建,其在软骨原基和软骨中的相对表达逐渐增强表明其可能参与了小鼠胚胎过程中骨的发育和形成及软骨分化。     

Tbx18-Cre基因敲入小鼠的繁殖、鉴定及其应用

为了探讨Tbx18-Cre基因敲入小鼠(Tbx18:Cre knock-in Mus musculus)的繁殖、鉴定及Tbx18基因敲除小鼠和遗传示踪小鼠模型的应用,将Tbx18-Cre基因敲入杂合子小鼠进行繁殖,应用PCR法鉴定其子代基因型。将子代雌雄杂合子小鼠互交,应用H.E染色观察Tbx18基因敲除胚鼠心的形态学变化。将杂合子小鼠与RosaEYFP报告小鼠交配,应用心冰冻切片技术观察Tbx18:Cre/Rosa26REYFP双转基因遗传示踪胚鼠心内Tbx18阳性心外膜祖细胞发育命运。结果表明,用于繁殖、基因敲除研究及基因遗传示踪的子代基因型均符合孟德尔遗传规律。同时心H.E染色和心冰冻切片发现,Tbx18敲除小鼠心窦房结发育存在缺陷,而Tbx18阳性心外膜祖细胞是心发育重要的祖细胞来源。研究结果揭示,Tbx18-Cre基因敲除小鼠是研究先天性心脏病发病机制的理想模式动物,Tbx18阳性心外膜祖细胞可能是心脏病患者心脏修复和再生潜在的种子细胞。     

小鼠心脏发育的形态学研究

目的建立小鼠心脏正常发育的时间表以及对应的形态学特征模式.方法小鼠胚胎ED8.5、ED9.5、ED10.5、ED11.5、ED12.5、ED14.5、ED16.5、ED18.5和P1(postnatal day)(出生后1 d的仔鼠)标本,进行整体或心脏部位不同轴向切片,HE染色,采用PCTV图像分析系统,对各时相小鼠心脏形态发育特征进行研究.结果 ⑴细胞结构发育的时空模式:① ED8.5时,生心板形成;ED9.5时,心肌细胞呈不规则的纺锤形,细胞的大小多样化,细胞核小;ED10.5时,小血管和着色较浅的肌原纤维出现,细胞之间连接较松;ED11.5时,心肌纤维排列较紧,纵断面上呈细长形,横断面上呈不规则多角形;ED12.5时,细胞核着色更清晰,心肌细胞形状逐渐规则,细胞之间紧密连接,同时闰盘结构出现在心室心肌细胞.②ED12.5时心肌小梁结构第一次在心室出现,ED14.5时增厚,而在心房少见心肌小梁.⑵心室结构的形成和心脏发育的成熟:①心肌间充质网络结构在ED10.5的心室中明显呈现,随着它的发育,心室的心内膜在ED11.5出现,心室心外膜可以辨认.②房室隔在ED12.5完全形成,心内膜垫在ED12.5开始发生并快速发育,促进室间隔在ED14.5完全形成.③心包膜在ED16.5可明显辨认,心包膜腔形成,此时近段流出道心内膜垫完全心肌细胞替换.结论肌原纤维细胞和心肌间充质细胞同时在ED10.5出现,提示肌原纤维对心肌细胞的成型和心肌化起作用.细胞的结构变化和心肌层的成熟过程,显示小鼠心脏部位成熟时间的不同,心室成熟相对较晚.     

AI429618基因在小鼠胚期表达的研究

目的:通过对与小鼠胚胎发育相关的新基因AI429618表达模式的初步分析为揭示小鼠胚胎发育机理提供研究基础.方法:利用Northern-blot和原位杂交方法对该基因进行表达谱分析.结果:Northern结果表明该基因在E12.5,E.15.5,E18.5三个时期都有所表达,并且在E12.5的小鼠胚胎中处于一个相对较高的转录水平,E15.5表达骤降并且基本上与E18.5(略高)持平;原位杂交结果显示E9.5,E10.5的小鼠胚胎中这一基因的表达集中在端脑、中脑、后脑、腮弓、前肢芽以及尾芽,E15.5的切片原位杂交中这一基因的表达信号在胸腺,肺,肝,肾,小肠中极为显著.结论:AI429618基因在小鼠胚胎发育期有着持续广泛的表达,可能对胚胎的正常发育起着重要的调控作用.     

与小鼠胚胎发育相关新基因0610038D11Rik的研究

目的:初步分析与小鼠胚胎发育相关的新基因0610038D11Rik表达模式及生物学功能.方法:采用RT-PCR,全胚胎原位杂交和Northern Blotting技术对该基因进行表达谱分析;细胞免疫染色对其进行细胞结构定位.结果:全胚胎原位杂交结果显示0610038D11Rik在胚胎E9.5的端脑、间脑、菱脑和听泡处有较强的信号.随着神经管逐渐关闭,胚胎E10.5在背部神经嵴,神经管区也出现表达信号.E11.5时除了在上述部位表达外,心脏部位也检测到较弱的信号.RT-PCR和Northern Blot实验发现该基因在小鼠胚胎发育直至出生后均有持续性分布,并且在发育中后期的脑、心脏、肺、肾、肝脏,肌肉和舌等多种重要脏器广泛表达.细胞定位表明其主要集中在核内和细胞质中.结论:0610038D11Rik基因在小鼠的脑神经系统和多器官表达,提示该新基因可能在这些组织的发育过程中发挥重要的作用.     

Gm2052基因在小鼠胚胎发育中表达的初步研究

目的:研究预测的编码蛋白基因Gm2052在小鼠胚胎发育阶段的表达模式,为进一步了解该基因的功能奠定基础。方法:通过全胚胎原位杂交技术、组织切片原位杂交技术及半定量RT-PCR方法,对预测的Gm2052基因在小鼠胚胎发育中后期及在新生小鼠中的表达情况进行初步分析。结果:全胚胎原位杂交显示,在E10.5小鼠胚胎中,Gm2052仅在脑中表达;当小鼠胚胎发育至E13.5时,Gm2052在脑、舌、肺、肝脏、胰腺等组织中均有表达。半定量RT-PCR结果显示,在小鼠胚胎中后期(E15.5和E18.5)及新生小鼠(出生后第9 d)中,Gm2052呈动态表达模式。结论:预测基因Gm2052与小鼠脑的发育密切相关,并可能参与小鼠肺、肝脏及胰腺等主要脏器胚期的发育。     

小鼠胚胎心流出道发育中胰岛因子1的表达及意义

目的观察胰岛因子1(Islet-1,ISL-1)在小鼠胚胎心流出道发育中的表达,探讨ISL-1阳性细胞在第二生心区的时空分布特点及其在心流出道发育中的作用。方法 15只胚龄8.5d~12d小鼠胚胎心连续石蜡切片,选用抗α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)、抗心肌肌球蛋白重链(myosinheavy chain,MHC)和抗ISL-1抗体,进行免疫组织化学染色。结果胚龄8.5d~10d,ISL-1阳性细胞相继出现在流出道远端、心包腔背侧脏壁和体壁中胚层、原始咽腹外侧间充质及第2对鳃弓核心间充质,并逐渐分化为心肌细胞添加到流出道远端;胚龄11d,咽腹侧ISL-1阳性细胞形成独特的锥形结构,形成主肺动脉隔的雏形;胚龄12d,ISL-1阳性锥形结构与流出道远端心内膜垫融合形成主肺动脉隔,此时ISL-1阳性细胞开始分化为平滑肌细胞,参与心包腔内升主动脉、肺动脉干和主肺动脉隔的发育。结论第二生心区涵盖了原始咽腹外侧间充质、心包腔背侧壁中胚层及鳃弓核心间充质等多个区域,其中的ISL-1阳性细胞具有多向分化潜能,在心发育的不同阶段可以分化为不同类型的细胞,参与流出道的正常发育。     

E1A激活基因阻遏子表达与小鼠胚胎血管发生的关系

目的探讨E1A激活基因阻遏子(CREG)蛋白表达与小鼠动脉形态学发生的关系,了解CREG蛋白在血管发育中的生物学作用。方法制备E9.5d-E18.5d胎鼠、新生1d、28d和2月成鼠不同脏器功能血管的石蜡组织切片,观察主动脉发生过程中的形态学变化;采用免疫组化染色法观察不同发育时相的血管细胞中CREG蛋白和血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)标记物肌动蛋白(SMα-actin)的表达变化。结果HE染色显示E9.5d的胚胎血管由单层血管内皮细胞构成,免疫组化显示CREG表达阳性,主要定位于血管壁的单层内皮细胞中,SMα-actin表达为阴性;E10.5d的胚胎血管内皮细胞周围开始出现少量SMα-actin表达阳性的原始VSMCs,同时CREG蛋白表达,定位与SMα-ac-tin蛋白一致。自E12.5d开始SMα-actin蛋白在血管中膜VSMCs中表达增强并持续至成年。CREG蛋白在三层结构的血管细胞中均为阳性表达,其表达强度在E15.5d达到最高,E18.5d表达下降并维持至成年。进一步分析CREG蛋白在成年鼠心、肺、脾和肾等多个脏器血管中的分布,发现所有脏器血管细胞均表达CREG,但表达丰度明显不同,在储存血管和分配血管中CREG蛋白呈高表达,在调节血管中低表达。结论CREG蛋白在小鼠胚胎血管发育早期、持续表达的特点及其在不同脏器功能血管中表达的差异,提示CREG蛋白可能通过调控并维持血管细胞,特别是VSMCs的分化,参与了胚胎血管发生的调控。     

他莫昔芬诱导的Cre重组酶在hGfapCreERT2转基因鼠小脑中的表达研究

目的探讨他莫昔芬诱导的hGfapCreERT2转基因鼠小脑中表达Cre重组酶的细胞类型。方法 hGfapCre-ERT2/Rosa26R转基因小鼠在胚胎晚期和出生早期用他莫昔芬诱导Cre重组酶表达,对小脑组织切片行X-gal染色,然后用细胞种类特异性抗体进行免疫组织化学染色,并和X-gal染色双重标记。结果在出生后第7天(P7)、第14天(P14)和第60天(P60),X-gal阳性染色和胶质细胞抗体Blbp阳性染色共标记,和神经元抗体Neun、浦肯野细胞抗体Calbindin及少突胶质细胞前体细胞抗体NG2不共标。结论自胚胎晚期第17.5天(E17.5)后用他莫昔芬诱导hGfapCreERT2转基因鼠,发现Cre重组酶特异性在小脑星形胶质细胞中表达,不在神经元、浦肯野细胞、少突胶质细胞前体细胞中表达。     

Tbx18通过下调EMT信号分子参与调控心脏发育

转录因子Tbx18(Tbx18)在小鼠胚胎心外膜上皮细胞表达并调控心外膜上皮细胞向心系细胞分化.上皮间充质转化(EMT)过程是器官发育和形成的重要机制.为阐述Tbx18通过调控下游EMT关键信号分子参与心外膜上皮细胞分化和心脏发育,本研究运用Tbx18-Cre/Rosa26R-EYFP双杂合基因敲入小鼠和免疫荧光共聚焦,证实Tbx18+心系细胞和EMT关键信号分子Snail1、Smad、Slug、Twist在发育后期胚鼠心外膜和心外膜下间充质发生共聚焦.同时还发现,Tbx18在胚鼠不同发育阶段的表达模式和Tbx18+心系细胞内上述EMT关键信号分子的表达模式相似.Tbx18和EMT关键信号分子在发育心脏存在相似的时空表达模式,因此,它们之间可能存在相互调控作用.运用Tbx18突变技术揭示了Tbx18突变型胚鼠心脏EMT关键信号分子表达水平均较野生型显著下调,直接证实了上述4个EMT信号分子是Tbx18的可能靶点.理解Tbx18参与心脏发育的下游靶点有助于改善成年心脏损伤后的再生修复.     

小鼠BTB/锌指结构新基因Bsg6的克隆及表达谱分析

Bsg6 (brain specific gene 6) 是用消减差异筛选的方法克隆的小鼠头部特异表达 新基因. Bsg6基因cDNA长3 871 bp,编码一个670个氨基酸残基的蛋白,GenBank 登录号AY635051,位于小鼠第4号染色体,由2个外显子构成. Bsg6蛋白含有一个N端BTB（Broad complex, Tramtrack, and Bric a brac）结构域和两个C端C２Ｈ２型锌指结构域. 小鼠Bsg6蛋白与其在人类和鸡中同源蛋白的同源性分别为86.2%和79.1%. Bsg6在小鼠胚胎中的表达具有一定动态性,在E8.5的小鼠胚胎中,Bsg6主要在前脑和神经管表达. 在E9.5的小鼠胚胎中,Bsg6的表达明显增强并主要集中在前脑的端脑部. Bsg6在E10.5小鼠胚胎端脑的表达出现了下降,但是在中脑和后脑的表达增加,此外,Bsg6 mRNA的表达还出现在肢芽和尾部. 在HH10期的鸡胚中,Bsg6主要在头部和神经管前端表达. Northern杂交结果显示,Bsg6在很多小鼠成体组织中没有表达,但是在破骨细胞瘤中高表达. Bsg6的表达谱提示,Bsg6可能是在器官形成期对脑的发育起到重要作用的转录因子,而且其表达受到严格的调控,此外Bsg6还能与肿瘤的发生有关.     

绿色荧光蛋白转基因小鼠模型的建立及胚胎冷冻保种

目的建立绿色荧光蛋白转基因小鼠模型,并采取胚胎冷冻的方法进行保种。方法通过原核显微注射法,把线性化、纯化后的外源基因pEGFP注射入BDF1小鼠受精卵中,胚胎移植给同期发情的假孕受体母鼠,获得子代小鼠。经鉴定对有表达的转基因鼠进行胚胎冷冻保种。结果移植注射胚胎385枚给30只假孕小鼠共出生了306只后代鼠,经PCR和southern blot检测得到5只阳性小鼠。F2代转基因鼠胚胎冷冻240枚胚胎。结论通过显微注射法使外源基因pEGFP在小鼠基因组中得到整合,建立了转pEGFP的转基因小鼠模型。     

人胚胎干细胞传代培养及细胞化学染色特性

目的 体外建立人胚胎干细胞传代培养方法,研究人胚胎干细胞细胞化学染色特性.方法 以小鼠胚胎成纤维细胞作为饲养层传代培养人胚胎干细胞,检测人胚胎干细胞、自发分化克隆及拟胚体的细胞化学染色特性.结果 人胚胎干细胞在小鼠胚胎成纤维细胞饲养层上传30代以上其形态保持不变;人胚胎十细胞碱性磷酸酶、过碘酸-雪夫反应、α-醋酸萘酚酯酶染色阳性,自发分化克隆细胞阳性程度明显减弱;人胚胎干细胞形成的拟胚体碱性磷酸酶染色弱阳性,过碘酸-雪夫反应、α-醋酸萘酚酯酶染色阳性.结论 小鼠胚胎成纤维细胞能支持人胚胎干细胞传代培养,细胞化学染色结果能初步鉴别人胚胎干细胞未分化特性.     

肿瘤转移抑制因子基因MRP-1/CD9对小鼠胚胎着床影响的研究

目的研究外源性MRP-1/CD9抗体对小鼠胚胎着床的影响。方法1.将8-细胞小鼠胚胎培养于含不同浓度MRP-1/CD9抗体的培养液中,观察囊胚形成及囊胚脱透明带的情况。2.妊娠D4小鼠子宫角注射MRP-1/CD9抗体,于妊娠D8观察小鼠胚胎植入数量。结果1.体外培养时,MRP-1/CD9抗体显著抑制胚胎的囊胚形成率(1:400,P<0.05)和脱带率(1∶800,P<0.05)。2.宫角注射MRP-1/CD9抗体可以显著提高小鼠胚胎的着床数(8.33±0.15vs4.57±0.21)。结论MRP-1/CD9参入小鼠胚胎的发育及植入。     

昆明小鼠胚胎干细胞的体外分离培养

利用昆明小鼠13.5dpc的胚胎制备小鼠胚胎成纤维细胞,并以小鼠胚胎成纤维细胞作为饲养层;收集3.5dICR小鼠的囊胚和桑椹胚进行体外培养,筛选纯化ES细胞集落,使其稳定传代后,对其形态学和生物学性状进行初步鉴定,获得阳性细胞集落。     

远交系小鼠胚胎干细胞系的建立及嵌合鼠的获得

ES细胞（Embryonic Stcm Cells)是来源小鼠早期胚胎的多潜能干细胞,它可以在体外大量培养,并以单细胞的形式注射到早期胚胎里,发育为嵌合体,到目前为止,通常使用的129小鼠品系是来源于近交系（inbrcd)小鼠的胚胎。与之相比,远交系小鼠应当具有较强的生命力和抗病能力。曾有人报道过建成了远交系小鼠胚胎干细胞系,但是尚没有见到获得嵌合鼠的报道。有人甚至认为：由于不同品系小鼠所具有的遗传背景不同,有的小鼠不能建成ES细胞系。最近,本实验室在这方面做了有益的探索,成功地建成了远交系小鼠胚胎干细胞系,并在这里报导首例用远交小鼠胚胎干细胞系培育成功嵌合体小鼠。采用源于Swiss小鼠远交群的昆明（KM）品系小鼠囊胚建成了三个小鼠胚胎干细胞系（KE1,KE2,KE5)。核型正常率均达到70％以上。自第八代起分批存。复苏后,培养至第12代,消化成单细胞,通过囊胚显微注射,将其注射到615品系小鼠胚胎。在幸存的幼鼠中获得了一只来源于KE1细胞的嵌合鼠（Table1)。其毛色表现为受体鼠（615）的白色中嵌合有供体鼠（KM)黑褐色（Platc I-A）。嵌合鼠与受体鼠的杂交后代鼠中仍然出现了受体鼠的毛色类型（PlateI-B)。证明：ES细胞能嵌合到生殖腺并形成具有正常功能的配子,从而产生种系嵌合鼠。     

小鼠胚胎干细胞对黑色素瘤细胞体外生物学行为的影响

探讨体外共培养环境中小鼠胚胎干细胞对小鼠黑色素瘤B16细胞的影响。建立C57BL/6小鼠胚胎干细胞系,通过小鼠胚胎干细胞与肿瘤细胞体外共培养模型观察小鼠胚胎干细胞对肿瘤细胞的形态及生长行为的影响,MTT法与transwell小室法分别检测共培养后肿瘤细胞粘附性、迁移性及侵袭性的变化。共培养中小鼠胚胎干细胞能够侵入并推开小鼠黑色素瘤细胞形成自己的生长空间,与对照组比较共培养后肿瘤细胞的粘附性、迁移性及侵袭性均显著降低(P<0.05,P<0.01)。结果表明体外共培养体系中小鼠胚胎干细胞能够侵袭肿瘤细胞,并降低细胞粘附、迁移及侵袭相关恶性生物学行为。     

小鼠早期胚胎的6℃低温保存研究

本文利用Whitten′s液作为贮存液,采用台盼蓝染色和37℃培养两种方法研究小鼠各期胚胎6℃保存情况。37℃培养结果表明,小鼠胚胎在6℃保存是可行的;8—细胞以后的各期胚胎的贮后存活率高于8—细胞以前各期。台盼蓝染色鉴定结果一般偏高。未经冷处理的对照组胚胎的37℃培养存活率达85—100％。     

小鼠早期胚胎发育期间TGF-β_1免疫组织化学定位

用兔抗人血小板TGF-β_1 N末端1—29氨基酸残基人工合成多肽抗血清作探针以及免疫荧光和免疫酶染色技术,分析了1—12天小鼠早期发育期间胚胎的TGF-β_1物质分布。结果表明,着床前胚胎包括卵裂细胞,桑椹胚和胚泡的ICM及滋养外胚层等细胞均显示TGF-β_1阳性免疫荧光染色。免疫酶染色还证明,沿囊胚腔顶部单层排列的原始内胚层细胞比邻近的ICM细胞有较深的染色反应。随着胚胎着床和进一步发育,7天龄胚胎中胚层早期形成阶段,紧靠中胚层一侧的外胚层胞质中含有浓集的棕色颗粒;各胚层的部分区域也存在着染色强度上差别。8—12天龄胚胎中,体节,心壁、间质细胞和肠道以及卵黄囊的脏壁中胚层均有显著的TGF-β_1免疫酶阳性物质。这些结果表明,着床前小鼠胚胎富含TGF-β_1物质,着床后的胚外组织,例如卵黄囊也为胚胎进一步发育提供了富含TGF-β_1物质的微环境;同时也提示,小鼠早期胚胎发育期间的胚泡形成,ICM细胞分化出原始内胚层,卵柱期中胚层形成,以及以后的神经管、体节和肢芽形成阶段等一系列形态发生和器官形成过程中,TGF-β_1可能是参与重要作用的一种生长调节因子。