Wdr82调控小鼠胚胎干细胞体外的增殖和分化

Setd1a复合物和Setd1b复合物(Setd1a/b)是进化上功能高度保守的表观遗传调控因子,主要包括Setd1a/b、Wdr82、Wdr5、Rbbp5、Ash2L、Dpy-30、Hcf-1等,催化组蛋白H3第4位赖氨酸(H3K4)的甲基化,进而激活基因转录。Wdr82是Setd1a/b复合物中特有的非催化亚基,其在胚胎发育过程中的作用尚不清楚。该研究利用小鼠胚胎干细胞(moue embryonic stem cells,m ESCs)的体外培养和分化系统发现,在m ESCs分化过程中,Wdr82的表达水平显著降低。在m ESCs中敲低Wdr82后,m ESCs的增殖速度显著减缓,而其多能性不受影响。利用拟胚体分化体系发现,Wdr82敲低后,拟胚体的形成速度变慢,自主搏动的时间明显滞后。综上所述,该结果揭示了Wdr82在m ESCs体外增殖和分化过程中的重要作用。     

Gadd45g诱导小鼠胚胎干细胞向中内胚层分化

为探究生长阻滞和DNA损伤诱导蛋白45γ(Growth arrest and DNA-damage-inducible protein GADD45 gamma,Gadd45g)对小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cells,m ESCs)在体外培养条件下自我更新状态的影响,通过设计并构建含有Gadd45g基因的重组质粒,将其导入m ESCs内,过表达目标基因;在含有白血病抑制因子(LIF)的血清培养条件下,通过细胞计数、碱性磷酸酶染色、qRT-PCR以及免疫荧光等实验手段检测m ESCs的生长情况。结果显示,与对照组相比,过表达Gadd45g基因后,m ESCs的生长速度减缓,碱性磷酸酶活性降低,且中内胚层标志基因的表达水平显著上升。进一步研究发现,在添加LIF的有血清或2i无血清培养体系中,过表达Gadd45g均可以降低细胞内STAT3蛋白的磷酸化水平,由此推断上调Gadd45g的表达会抑制STAT3的活性,从而推动m ESCs向中内胚层分化。研究结果扩大了目前人们对于ESCs分化机制的理解,有利于胚胎干细胞未来的基础研究与安全应用。     

诱导人胚胎干细胞分化形成具有三维结构的视网膜样组织的方法研究

目的探讨在成分简单的培养条件下将人胚胎干细胞(h ESCs)通过3D培养的方式诱导分化为人神经视网膜各种细胞的方法。方法将不同系的h ESCs用消化酶消化后,以团块形式悬浮培养在含有1﹪Matrigel的培养液中。对于SHh ES8系的h ESCs在第1天加入BMP4信号通路抑制剂,然后每2天换液以逐渐降低其浓度。在分化的不同时间,通过检测全能性基因和视网膜标志基因的表达水平以确定h ESCs团块的分化状态。对于H9系的h ESCs,抑制Wnt信号通路以促进h ESCs分化过程中神经视网膜前体细胞重要转录因子CHX10的表达。数据经Graph Pad Prism 6.0c student's t-test分析处理。结果 (1)H9系h ESC经过15 d的分化,各眼区转录因子的表达水平都有大幅上调(与D0相比,D4时SIX3水平上升到720.1±238.6,P=0.039;SIX6上升到260.0±132.5,P=0.122;PAX6上升到2661±1353,P=0.121;LHX2上升到480.4±27.56,P0.000;RAX上升到144.9±35.61,P=0.016),免疫荧光检测也显示此时分化的细胞已经具备早期视网膜细胞的特征;(2)在H9系h ESCs分化第7天添加IWR1e抑制Wnt信号通路,可以有效地提高CHX10的表达,使含CHX10阳性细胞的团块的比例从0﹪上升到86.6﹪(P=0.000),表明Wnt信号通路在视网膜细胞形成中起重要的调节作用;(3)SHh ES8系的h ESCs通过悬浮培养,在第24天时可以检测到有CHX10阳性的视泡样结构,继续培养至83 d,可以检测表达不同的神经视网膜细胞标志基因的细胞,包括CRX阳性的感光细胞或前体细胞、AP2α阳性的无长突细胞和ISLET1阳性的神经节细胞。结论不同系的h ESCs对同样的诱导分化显示出不同的反应;抑制Wnt信号通路可以促使CHX10表达,实现早期视网膜细胞的分化成熟;利用无血清悬浮培养的方式,可以使h ESCs分化为各种视网膜细胞和具有一定三维结构的视网膜样组织。     

ERK信号通路在人胚胎干细胞造血分化中的作用研究

细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinase,ERK)信号通路在斑马鱼及小鼠造血发生中发挥着重要作用,但其在人胚胎干细胞(human embryonic stem cells,h ESCs)造血分化中的作用尚不清楚。该研究利用h ESCs单层造血分化模型及ERK信号通路抑制剂PD98059探索了ERK信号通路在h ESCs造血分化中的作用。采用免疫荧光技术、流式细胞术分析发现,PD98059能够显著抑制CD43~+造血干/祖细胞的产生。进一步的研究发现,PD98059的作用阶段为APLNR+侧板中胚层产生阶段,在该作用阶段添加PD98059与造血分化全程添加对CD43~+造血干/祖细胞产生的抑制效果一致。该研究结果表明,抑制ERK信号通路通过抑制侧板中胚层细胞的产生而抑制h ESCs造血分化。该研究为建立体外h ESCs高效造血分化体系及规模化产生功能性血细胞奠定了理论基础。     

胚胎干细胞起源的探讨

目前胚胎干细胞(ESCs)建系的取材来源包括桑椹胚的卵裂球、囊胚的内细胞团(ICM)、上胚层细胞和原始生殖细胞(PGCs),甚至从新生鼠睾丸细胞也分离得到类ES样细胞系。这就提出了一个问题,什么是ESCs最接近的体内细胞来源。传统观念常常把ESCs等同于ICM细胞,也有学者认为ESCs更象上胚层细胞,而在已知的分子标记基因方面,ESCs所具有的特征更接近体内早期生殖细胞。不清楚ESCs最接近的体内细胞来源,可能是制约许多品系小鼠和大多哺乳类动物建系成功率提高的原因之一。ESCs系与EG细胞系的分离条件不同表明,加强对ESCs多能性维持基因调控研究具有重要意义。本文从ESCs的经典概念及其发展,早期胚胎细胞和生殖细胞发育规律,早期胚胎细胞、早期生殖细胞和ESCs的关系等方面进行综合分析,认为ESCs可能有多种接近的体内细胞来源。进一步应通过对ESCs建系不同的取材细胞和不同品系的ESCs间进行比较研究,以便弄清ESCs的来源和转化机制,为提高不同物种ESCs建系效率提供理论支持。     

胚胎干细胞在体外模拟心肌生长环境中向心肌分化

目的:探讨获得大量成熟同质有功能的心肌细胞(cardiomyocytes,CMs)的方法.方法:胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs)经悬滴培养法形成拟胚体(embryoid bodies,EBs),将EBs用抗坏血酸处理后与天然心肌细胞共培养诱导ESCs的分化,采用免疫组化、流式细胞技术、RT-PCR、超微分析等方法分析分化细胞(ESC-derived CMs,ESCMs)的结构和功能.结果:共培养组,常规组和对照组中有(90.1±3.40)%,(29.6±6.03)%和(20.1±3.82)%的EBs表现节律性收缩,差异有统计学意义(P＜0.05).在体外模拟的心脏微环境中,不但跳动EBs的数目明显增加,且单个跳动EBs中含有功能CMs的百分比也明显增加.兴奋收缩的自律性能维持更长时间,在后期分化得到的有功能ESCMs在细胞形态上接近于天然的心肌细胞.结论:心脏微环境是促使ESCs特定地分化为CMs的关键因素,抗坏血酸处理和共培养诱导策略可使ESCs定向分化为CMs.     

MicroRNA对胚胎干细胞的多能性网络调控

胚胎干细胞(Embryonic stem cells, ESCs)是一类能够无限增殖和诱导分化为多种类型细胞的干细胞。MicroRNA(miRNA)是一类内源性具有调控基因表达功能的非编码RNA, 在ESCs增殖和分化过程中起重要作用。MiRNA可以通过对ESCs多能性网络中的转录因子、细胞周期、表观遗传学、信号转导等方面调控, 促使ESCs维持多能性状态。文章重点综述了miRNA的生成过程、调控ESCs多能性的主要miRNA家族以及miRNA对ESCs多能性网络调控作用等内容。     

Id2诱导Myc表达促进小鼠胚胎干细胞自我更新

小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cells,m ESCs)分离自小鼠的囊胚内细胞团,在体外具有无限的自我更新能力和多向分化的潜能,因此拥有重大的社会和经济效益.前期人们发现,DNA结合抑制因子1(inhibitor of DNA binding 1,Id1)在含血清培养条件下,可以促进m ESCs自我更新,但其家族成员,如Id2和Id3,在m ESCs中的作用尚不清楚.本课题在m ESCs里分别上调Id2和Id3基因的表达,发现它们在含血清的培养条件下均具有促进m ESCs自我更新的能力,但Id2促进自我更新的能力大于Id3.通过转录组测序技术发现Id2上调c-Myc和n-Myc基因的表达水平.最后功能性验证实验证实,只有同时干扰c-Myc和n-Myc基因的表达才能够极大地削弱Id2维持m ESCs未分化状态的作用,表明Id2主要通过诱导Myc家族成员的表达来促进m ESCs的自我更新.本研究结果将扩大人们对干细胞多能性调控网络的认识,利于干细胞未来的基础研究和安全应用.     

胚胎干细胞自我复制及亚全能分化特性维持的分子机制

微环境中的各种细胞因子与细胞内的多种转录因子通过一定的信号系统相互作用构成网络, 共同调控胚胎干细胞的自我复制. 本文对维持胚胎干细胞(embryonic stem cells, ESCs)亚全能分化特性的相关分子、信号通路以及它们的作用方式进行了综述, 探讨了胚胎干细胞自我复制及亚全能分化特性维持的分子机制.     

人类及小鼠胚胎干细胞的不同多能性状态

胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs)是来源于早期胚胎的全能性细胞,在合适条件下具有分化为任何一类成体细胞的潜力。在小鼠中,根据细胞来源的胚胎发育时间,ESCs可以被分为原始态多能性(na(?)ve pluripotency)和始发态多能性(primed pluripotency)两种状态。这两种状态的细胞在发育上相互联系,具有不同的形态、信号依赖、发育性质、基因表达及表观遗传学性质,并且在特定的条件下可以相互转化。人类胚胎干细胞(human embryonic stem cells,hESCs)的发育潜能曾一度被认为低于小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cells,mESCs),直到人类原始态胚胎干细胞的发现证明了hESCs可以表现出与mESCs相似的性质。这对于人类胚胎发育的研究及ESCs在临床治疗上的实际应用都具有重要的意义。     

TGFbeta and SMADs talk to NANOG in human embryonic stem cells

The TGFbeta/activin signaling pathway is important for the maintenance of human embryonic stem cells. In this issue of Cell Stem Cell, Xu et al. (2008) show that this pathway upregulates the expression of a key pluripotency gene NANOG through SMAD2/3.     

Transcriptional profiling of initial differentiation events in human embryonic stem cells

Currently, there are no differentiation strategies for human embryonic stem cells (hESCs) that efficiently produce one specific cell type, possibly because of lack of understanding of the genes that control signaling events prior to overt differentiation. sed HepG2 cell conditioned medium (MEDII), which induces early differentiation in mouse ES cells while retaining pluripotent markers, to query gene expression in hESCs. Treatment of adherent hESCs with 50% MEDII medium effected differentiation to a cell type with gene expression similar to primitive streak stage cells of mouse embryos. MEDII treatment up-regulates TDGF1 (Cripto), a gene essential for anterior-posterior axis and mesoderm formation in mouse embryos and a key component of the TGFB1/NODAL signaling pathway. LEFTYA, an antagonist of NODAL/TDGF1 signaling expressed in anterior visceral endoderm, is down-regulated with MEDII treatment, as is FST, an inhibitor of mesoderm induction via the related INHBE1 pathway. In summary, the TGFB1/NODAL pathway is important for primitive-streak and mesoderm formation and in using MEDII, we present a means for generating an in vitro cell population that maintains pluripotent gene expression (POU5F1, NANOG) and SSEA-4 markers while regulating genes in the TGFB1/NODAL pathway, which may lead to more uniform formation of mesoderm in vitro.     

NANOG在哺乳动物早期胚胎发育与干细胞中的功能研究进展

哺乳动物的早期胚胎发育和干细胞多能性由转录因子构成的基因网络所调控。2003年,在胚胎干细胞中发现的重要转录因子NANOG位于基因网络调控中心,对胚胎第二次命运决定和基态多能性的建立至关重要。该文将在NANOG生物学特征的基础上,重点讨论其在早期胚胎发育、胚胎干细胞与诱导性多能干细胞中的功能。     

Identification of potential pluripotency determinants for human embryonic stem cells following proteomic analysis of human and mouse fibroblast conditioned media

The unique pluripotential characteristic of human embryonic stem cells heralds their use in fields such as medicine, biotechnology, biopharmaceuticals, and developmental biology. However, the current availability of sufficient quantities of embryonic stem cells for such applications is limited, and generating sufficient numbers for downstream therapeutic applications is a key concern. In the absence of feeder layers or their conditioned media, human embryonic stem cells readily differentiate to form embryoid bodies, indicating that trophic factors secreted by the feeder layers are required for long-term proliferation and maintenance of pluripotency. Adding further complexity to the elucidation of the factors required for the maintenance of pluripotency is the variability of different fibroblast feeder layers (of mouse or human origin) to effectively support human embryonic stem cells. Currently, the deficiency of knowledge concerning the exact identity of factors within the pathways for self-renewal illustrates that a number of factors may be required to support pluripotent, undifferentiated growth of human embryonic stem cells. This study utilized a proteomic analysis (multidimensional chromatography coupled to tandem mass spectrometry) to isolate and identify proteins in the conditioned media of three mitotically inactivated fibroblast lines (human fetal, human neonatal, and mouse embryonic fibroblasts) used to support the undifferentiated growth of human embryonic stem cells. One-hundred seventy-five unique proteins were identified between the three cell lines using a 相似文献   

LSD1 regulates the balance between self-renewal and differentiation in human embryonic stem cells

We identify LSD1 (lysine-specific demethylase 1; also known as KDM1A and AOF2) as a key histone modifier that participates in the maintenance of pluripotency through the regulation of bivalent domains, a chromatin environment present at the regulatory regions of developmental genes that contains both H3K4 di/trimethylation and H3K27 trimethylation marks. LSD1 occupies the promoters of a subset of developmental genes that contain bivalent domains and are co-occupied by OCT4 and NANOG in human embryonic stem cells, where it controls the levels of H3K4 methylation through its demethylase activity. Thus, LSD1 has a role in maintaining the silencing of several developmental genes in human embryonic stem cells by regulating the critical balance between H3K4 and H3K27 methylation at their regulatory regions.