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细胞命运转换是指细胞从一种细胞类型,转换成另外一种或几种细胞类型的现象,是利用干细胞相关技术获得功能性细胞,并展开细胞移植治疗过程中的重要步骤。本论文的研究主要致力于从两个角度揭示相关细胞命运转换过程中(去分化、分化和转分化)的具体机制,从而为细胞命运转换研究奠定基础。 第一部分研究主要揭示重编程与转分化过程中,DNA甲基化遗传对部分细胞命运转换(重编程与转分化)的调控作用。其中,DNA甲基化是表观遗传调控的重要组成部分之一。Dnmt1的主要作用是在DNA复制过程中维持基因组DNA整体的甲基化水平。在本课题中,研究者通过将Dnmt1表达调控与细胞周期调控相结合,从DNA甲基化水平及间充质-上皮转换(Mesenchymal-EpithelialTransition,MET)等方面研究其对体细胞重编程获得诱导多能干细胞(InducedPluripotent Stem Cell,iPSC)的调控机制。在研究中发现,抑制Dnmt1的表达可以有效促进体细胞重编程。此外,由于下调Dnmt1表达会抑制细胞周期,我们在下调Dnmt1表达的同时加速细胞周期,发现能够更加显著的提高小鼠胚胎成纤维细胞(Mouse Embryonic Fibroblast,MEF)重编程效率。而这一重编程效率的提高与降低的5mC水平以及促进的MET过程密切相关。此外,在MEF转分化研究中发现,单独使用ESN2方法,能够使MEF转分化获得TuJ阳性神经细胞;联合使用shDnmt1,shp53与ESN2方法,能够使MEF转分化得到Nestin阳性及TuJ阳性神经细胞,且TuJ阳性比例下降。与单独使用ESN2方法相比,改变了MEF转分化方向。在本课题中,通过利用表观遗传调控与细胞周期调控相结合的研究手段,对去分化与转分化的调控机制进行探索,为进一步揭示细胞命运转换机制,提供一定的理论基础。 第二部分主要揭示miR128对神经干细胞(Neural Stem Cell,NSC)分化的调控机制。MiR128是哺乳动物海马区内表达量较高的一种microRNA,其与MET,细胞周期等相关。在本课题中,分别从体外细胞水平与体内动物水平,对miR128调控NSC分化的机制进行研究。体外研究表明,miR128能够通过与DCX3UTR849-856碱基位置特异性结合,导致DCX mRNA降解,进而能够在转录后水平抑制DCX表达。动物行为学研究发现,miR128能够导致小鼠空间学习、记忆能力下降,将miR128与DCX慢病毒联合注射至海马区时,能够重塑学习、记忆能力。经检测发现,miR128能够通过降低DCX表达,导致小鼠空间学习、记忆能力下降。进一步研究发现,作为Alzheimer Disease早期诊断标志之一的Aβ42能够使小鼠空间学习、记忆能力下降;将Aβ42与DCX联合使用时,能够逆转该种现象。进一步检测发现,Aβ42能够通过促进miR128表达,间接导致学习、记忆能力障碍。通过对本课题的研究,一方面,对miR128调控干细胞分化机制进行探索,为细胞命运转换研究提供一定的理论基础;另一方面,通过对Alzheimer Disease可能的发病机制进行研究,从而为更好的了解AlzheimerDisease发病机理;针对病因,提出更具针对性的治疗手段等,提供理论支持。 在本课题中,得到以下结论:1)通过将Dnmt1表达调控与细胞周期调控相结合,发现通过被动去甲基化结合细胞周期加速,能够促进体细胞重编程,并且能够对MEF转分化方向产生影响。2) MiR128能够通过抑制DCX表达从而影响NSC体外分化,导致小鼠空间学习、记忆障碍。