动物所发现大鼠干细胞多能性调控新规律

研究发现大鼠干细胞多能性调控新规律

胚胎干细胞(ESCs)和诱导多能性干细胞(iPSCs)具有多潜能分化能力,能够分化形成各种类型和功能的细胞,因而在发育生物学研究和再生医学中具有重要的应用价值。通过四倍体补偿实验让 ESCs 和 iPSCs 独立发育成健康的个体,是评估细胞多能性的最严格的标准,迄今只有小鼠的 ESCs 和 iPSCs 具有这种能力,其它物种的干细胞是否具有最高等级的多能性仍然未知。近日,中国科学院动物研究所周琪研究组首次报道了除小鼠之外,大鼠胚胎干细胞也具有通过四倍体补偿实验产生健康个体的能力,证实最高等级的多能性可以在不同物种的干细胞上建立,并发现多能性维持的新规律,为研究干细胞多能性的物种进化差异和调控机制提供了新基础。10 月 23 日,相关研究结果发表在《美国国家科学院院刊》上。

该研究首先建立了大鼠这一重要模式动物的四倍体补偿技术体系,为干细胞多能性的研究和评估提供了技术平台。研究人员系统评估了不同来源干细胞在不同代次的发育能力,发现“t2i”培养条件下建立的低代次大鼠 ESCs 具有很高多能性水平,通过四倍体补偿实验能够发育成健康个体,但这一能力随着细胞培养传代迅速丧失。进一步研究揭示,随着大鼠 ESCs 在体外的培养,干细胞的基因组甲基化水平迅速降低,基因组印记被擦除,导致印记丢失从而丧失了其发育能力。相比小鼠 ESCs,虽然其也会发生甲基化水平降低和印记丢失,但去甲基化速率显著慢于大鼠 ESCs。这提示干细胞多能性在不同物种的干细胞间是保守的,但其调控模式可能存在物种特异性。这为从不同物种中(包括人在内)建立具有最高多能性的干细胞提供了新思路,也为进一步了解不同物种干细胞多能性的建立和调控提供了重要理论基础。

研究工作得到科技部国家重点基础研究发展计划、国家自然科学基金和中科院干细胞与再生医学研究战略性科技先导专项的支持。

http://www.pnas.org/content/early/2017/10/20/1708710114.full

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