干细胞自我更新支持因子的表达和功能研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tianyi03
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我们首次从华西雨蛙皮肤中发现能够支持人类胚胎干细胞(hESCs)、恒河猴胚胎干细胞(rESCs)和猴神经干细胞(rNSCs)自我更新的干细胞支持因子(Support Factor),命名为AnSF。   我们首先构建了AnSF的原核表达体系,获得了大量重组且纯度很高的重组AnSF。   接着我们利用免疫染色和流式细胞仪检测了AnSF对人类胚胎干细胞(hESCs)和猴神经干细胞(rNSCs)以及猴胚胎干细胞(rESCs)自我更新的支持作用,发现AnSF在10 ng/ml就可以有效地促进hESCs或者rNSCs自我更新。为了探索AnSF促进干细胞自我更新的具体作用机制,我们采用Western blot的方法,以猴胚胎干细胞为研究载体,系统研究了AnSF在MAPK、Akt、TGF-β、Wnt以及转录因子调控网络中的作用,我们发现AnSF能够抑制ERK和JNK途径的磷酸化,这一点上与鼠的胚胎干细胞更新机制类似,而与人的机制相反,同时它还会抑制Akt的磷酸化,这一点却与人的胚胎干细胞更新机制类似。在TGF-β信号通路中,AnSF能够促进Smad2的磷酸化,同时抑制Smad1的磷酸化,与人胚胎干细胞更新机制类似。在Wnt通路中,AnSF表现出和FGF2不同的作用机制,AnSF激活了β-catenin磷酸化,而FGF2却没有激活。在转录因子调控网络中,AnSF和FGF2都可以激活胚胎干细胞干性关键基因Oct4和Nanog的表达。   为了更好地解释AnSF和FGF2在两者共同使用时胚胎干细胞迅速分化的现象,我们设计了三个实验来探讨它们的相互作用。首先,表面等离子共振体外结合实验说明AnSF和FGF2的体外结合很弱(体外结合率1.7%)。其次,活性电泳结果也表明AnSF和FGF2之间并没有直接相互作用。最后,我们在细胞水平检测AnSF对SGC7901胃癌细胞系表达FGF2的影响,发现在1-10ng/ml AnSF的范围内,FGF2的表达量明显降低,但是当AnSF浓度大于100 ng/ml时,FGF2的表达量迅速地恢复,在低剂量组时,在0.4-1 ng/ml剂量时,FGF2的表达量明显降低,但是再降低到0.2 ng/ml时,表达量又恢复到对照的水平。由此可以看出,FGF2和AnSF之间有可能存在着剂量依赖性的反馈调节机制。   除了在蛋白质和细胞水平的实验以外,我们还探讨了AnSF在非洲爪蟾胚胎发育中的作用,由分析的神经系统分化蛋白Sox2和N-Tubulin可以看出,AnSF可以明显减缓神经系统分化的速度。   由于干细胞更新和肿瘤发生之间密切的关联,在AnSF研究的基础上,我们进一步研究了HSDNSF在肿瘤中的作用。   我们采用RT-PCR和ELISA结合的方法研究了HSDNSF在胃癌和肠癌患者正常组织、瘤旁组织和肿瘤组织中的含量。经检测发现,HSDNSF在胃癌患者的肿瘤组织中表达量相比正常组织明显下降,经统计分析发现P<0.05差异显著,而在肠癌患者中P>0.05,正常组织和肿瘤组织中HSDNSF没有差异。   为了进一步探讨HSDNSF的作用,我们构建了HSDNSF的原核表达模型,并成功获得了重组HSDNSF,经活性检测,HSDNSF也具有支持猴胚胎干细胞自我更新的活性。然后我们选用人体常见的四种肿瘤细胞系:A549人肺癌细胞系,SGC7901人胃腺癌细胞系,HepG2人肝癌细胞系,MCF7人乳腺癌细胞系,进行HSDNSF的MTT细胞增殖实验观察,结果显示,HSDNSF在低浓度(200 ng/ml)和高浓度(1μg/ml)两个浓度对四种肿瘤细胞系均没有明显的增殖或者抑制活性。接着,我们又验证了HSDNSF对鸡胚血管新生的影响,发现加入100 ng FGF2的胚胎主血管和毛细血管的发育情况都非常好,而100 ng FGF2+200 ng HSDNSF加样组血管的形成受到明显抑制。   为了探讨HSDNSF的体内抗肿瘤活性,我们用免疫缺陷的裸鼠构建了小鼠胃癌移植瘤模型,验证HSDNSF在高、中、低三个剂量,分别为800μg/kgbw,400μg/kgbw,200μg/kgbw浓度下体内是否具有抗胃癌活性。HSDNSF低剂量组静脉给药后对人胃癌SGC-7901裸小鼠移植瘤有一定的生长抑制作用,相对肿瘤增殖率最好T/C(%)为64.78%,与空白对照组存在显著差异(p<0.05):中剂量组静脉给药对人胃癌SGC-7901裸小鼠移植瘤有一定的生长抑制作用,最好T/C(%)为61.25%,与空白对照组存在显著差异(p<0.05);高剂量组静脉给药对人胃癌SGC7901裸小鼠移植瘤无生长抑制作用,最好T/C(%)为80.86%。紫杉醇注射液静脉给药20 mg/kgbw对人肺癌SGC7901裸小鼠移植瘤有一定的生长抑制作用,最好T/C(%)为21.38%。给药后体重变化结果表明,HSDNSF在本试验设计剂量条件下未见明显毒性。   同样,结合AnSF的实验结果,为了系统了解和阐述HSDNSF及其同源蛋白在生物发育中的作用,我们构建了基于Cre-LoxP条件性敲除小鼠模型,将系统研究mSDNSF在多种组织中条件性敲除以后对小鼠表型和生理活动的影响,该实验目前还在进行当中。
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