小鼠内胚层样干细胞的建立与转录组分析

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小鼠多能干细胞(mouse pluripotent stem cell,PSC)的多能性状态根据其多能性调控特征的可以分为原始态(na?ve)和启发态(primed)。随着研究人员对胚胎发育过程诱导机制的理解不断加深,人们陆续通过诱导获得了一些具有独特多能性特征的新型多能干细胞。本实验室分别利用在化学成分明确的培养基中使用Activin A+b FGF(AF)和Activin A+BMP4+CHIR99021+m LIF(ABCL)进行两步诱导,成功获得了新型多能干细胞系(advanced pluripotent stem cell,ASC)。在本研究中,我们对ABCL诱导过程中未能发生重编程的细胞进行分离,并对所建立的细胞系进行鉴定。此外,我们对流式分选后的细胞系进行了转录组测序,并对测序结果进行分析,以帮助我们理解诱导过程中的转录调控机制。通过对细胞的分子水平、发育潜能及转录组数据分析后,我们发现获得的干细胞系是一种形态及功能上接近内胚层细胞、同时具备自我更新能力的新型干细胞,并命名为小鼠内胚层样干细胞(mouse endoderm-like stem cell,mEnd-LC)。1.建立mEnd-LC细胞系通过对ABCL的诱导体系下获得的mEnd-LC进行细胞形态观察、实时荧光定量PCR和免疫荧光等一系列实验,发现mEnd-LC与ASC相比,其特征与内胚层细胞更为接近,在·ABCL体系下具备无限自我更新能力。2.mEnd-LC细胞转录组测序数据分析RNA-seq分析结果表明,mEnd-LC在基因表达特征方面与ASC、ESC和Epi SC相比存在差异。接下来,我们对mEnd-LC和ASC的转录组测序数据进行了重点比较,分别使用了GSEA、GSVA、差异基因分析等分析方法,结果表明mEnd-LC中,TGF-β、Wnt、Notch和代谢相关信号通路的变化差异较大。3.mEnd-LC发育潜能鉴定拟胚体形成实验结果表明,mEnd-LC并不能在体外分化为球状结构。进一步的鉴定研究结果发现,mEnd-LC在体外会更加倾向于向内胚层方向分化。综上所述,本研究从本实验室的ABCL诱导体系中分离并获得了mEnd-LC。与ASC相比,mEnd-LC在基因表达水平和发育分化潜能等方面,更接近于内胚层细胞,同时具有自我更新的能力,是一种新型干细胞。但在本研究中,mEnd-LC诱导的具体机制、内胚层组织形成及自我更新能力等仍需要进一步研究。
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