高紹榮課題組在《Elife》雜志發(fā)表研究成果
2018年1月31日，同濟(jì)大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院高紹榮教授課題組在《Elife》雜志在線(xiàn)發(fā)表題為“Unique molecular events during reprogramming of human somatic cells to induced pluripotent stem cells (iPSCs) at naïve state”的文章，運(yùn)用人二代（2°）誘導(dǎo)重編程系統(tǒng)，首次描繪了人體細(xì)胞重編程至原始態(tài)（naïve state）多能性過(guò)程中轉(zhuǎn)錄組及表觀修飾組的動(dòng)態(tài)圖譜。
多能性作為多能干細(xì)胞的重要特性，在胚胎發(fā)育過(guò)程中，隨受精卵到囊胚的發(fā)育過(guò)程產(chǎn)生。在囊胚晚期，內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的部分細(xì)胞發(fā)育成Epiblast細(xì)胞，這些細(xì)胞以表達(dá)多能性分子標(biāo)志物Nanog為特征，可發(fā)育成三個(gè)胚層的組織，并能夠代表胚胎發(fā)育的最初始狀態(tài)，處于“原始態(tài)”（naïve state）。Naive狀態(tài)在發(fā)育過(guò)程中較為短暫，隨胚胎的植入，這些細(xì)胞多能性階段發(fā)生改變，轉(zhuǎn)化為“始發(fā)態(tài)”（primed state）。
Naïve多能性相關(guān)研究是近年干細(xì)胞及重編程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)及難點(diǎn)。但由于重編程過(guò)程中細(xì)胞異質(zhì)性較為顯著，難以建立系統(tǒng)均一的分析系統(tǒng)，其多能性獲得及維持的分子機(jī)制目前尚不清楚。在本研究中，研究人員通過(guò)建立2°人體細(xì)胞誘導(dǎo)至naïve態(tài)多能性的重編程系統(tǒng)（圖1），結(jié)合高通量測(cè)序及組學(xué)分析技術(shù)，系統(tǒng)分析了人的體細(xì)胞重編程至Naive態(tài)多能干細(xì)胞過(guò)程中轉(zhuǎn)錄組和表觀遺傳修飾組的動(dòng)態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)這一重編程過(guò)程與胚胎發(fā)育的逆過(guò)程相對(duì)應(yīng)，細(xì)胞先后經(jīng)歷了從晚期胚胎發(fā)育至植入前胚胎發(fā)育相關(guān)的基因網(wǎng)絡(luò)激活。更為重要的是，在naïve重編程晚期，8-細(xì)胞階段特異的轉(zhuǎn)錄本被特異性短暫激活，暗示了在naïve態(tài)多能性建立過(guò)程中出現(xiàn)了與人合子基因組活化（ZGA）相關(guān)基因網(wǎng)絡(luò)的短暫激活（圖2）。這一研究揭示人的naïve態(tài)多能性誘導(dǎo)、建立及穩(wěn)定過(guò)程中的關(guān)鍵生物學(xué)時(shí)間及內(nèi)在的分子機(jī)理。
圖1：人的2°naive態(tài)多能性重編程系統(tǒng)建立
圖2：Naive態(tài)多能性重編程過(guò)程中的重要生物學(xué)事件
同濟(jì)大學(xué)高紹榮教授課題組的王譯萱副教授、張勇教授課題組的博士生趙程辰、同濟(jì)大學(xué)高紹榮教授課題組的侯真真碩士及楊媛媛博士為本文共同第一作者；王譯萱副教授和高紹榮教授為本文共同通訊作者。參與本研究工作的還有：博士生畢焱、王紅老師及張勇教授。本項(xiàng)目得到了科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金委、上海市科委等項(xiàng)目的資助。
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