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基于CRISPR-Cas9敲除系统的胚胎干细胞基态多能性退出调控基因的筛选与鉴定
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作者 杨艺 阮艳 +3 位作者 张俊磊 田衍平 余梦 李红丽 《陆军军医大学学报》 北大核心 2025年第18期2223-2236,共14页
目的系统性鉴定调控胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESC)基态多能性退出的关键基因,为深入解析多能性状态转换及早期细胞命运决定机制提供新靶点和理论依据。方法利用全基因组Brie敲除文库感染Nanog-绿色荧光蛋白(Nanog-green fluores... 目的系统性鉴定调控胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESC)基态多能性退出的关键基因,为深入解析多能性状态转换及早期细胞命运决定机制提供新靶点和理论依据。方法利用全基因组Brie敲除文库感染Nanog-绿色荧光蛋白(Nanog-green fluorescent protein,Nanog-GFP)报告基因标记的ESC,在白血病抑制因子/血清(leukemia inhibitory factor/serum,LIF/S)条件下持续培养14 d;通过流式细胞术分选Nanog-GFP^(+)(基态)与Nanog-GFP^(-)(始发态)细胞群,提取基因组DNA进行高通量测序;采用MAGeCK软件分析GFP^(-)/Input、GFP^(+)/Input与GFP^(+)/GFP^(-)组的差异基因,利用Metascape和基因集富集分析(Gene Set Enrichment Analysis,GSEA)进行功能富集分析;基于筛选结果构建候选基因敲除模型,通过细胞形态观察、Nanog阳性率检测、克隆形成实验及分子标志物检测评估候选基因功能。结果在GFP^(+)/Input筛选中,鉴定出2921个负向变化基因(主要富集于RNA代谢、细胞周期等基础生命过程)和1393个正向变化基因(主要富集于神经系统发育、糖代谢和脉管系统发育等过程)。在GFP^(-)/Input筛选中,鉴定到2765个负向变化基因(主要富集于RNA代谢、细胞周期等基础生命过程)和1303个正向变化基因(主要富集于神经发育、细胞存活、内皮迁移等过程)。在GFP^(+)/GFP^(-)筛选中,鉴定出1001个负向变化基因[主要参与细胞应激响应和丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号通路抑制]和983个正向变化基因[主要参与成纤维细胞生长因子/细胞外信号调节激酶(fibroblast growth factor/extracellular signal-regulated kinase,FGF/ERK)信号通路和糖代谢过程],其中不仅包括已知的多能性维持因子(如Nanog、Nr5a2、Klf2、Klf4)及多能性退出相关基因(如Gata6、Grb2、Zeb1、Fgfr1),还包括一些在基态多能性退出过程中功能尚未明确的基因(如Dmrt1、Rxra、Zbtb14和Tmem41b)。候选基因功能验证显示,瞬时敲除Dmrt1、Tmem41b和Hic2的ESC中Nanog+细胞比例显著升高(P<0.01),表明这些基因可能抑制基态多能性退出。Dmrt1稳定敲除使ESC呈现更基态的表型,表现为克隆形态变紧密、呈穹隆状,未分化克隆比例增加(P<0.01),基态多能性标志基因(如Nanog、Nr5a2、Dppa3)表达上调(P<0.01),而始发态标志基因(如Fgf5、Lefty1、Dnmt3b)表达下调(P<0.01)。回复表达Dmrt1可逆转上述表型。结论本研究通过全基因组CRISPR-Cas9筛选鉴定出调控ESC基态多能性退出的候选基因集,明确Dmrt1在促进ESC基态多能性退出过程中的关键作用。 展开更多
关键词 CRISPR-Cas9 胚胎干细胞 基态 始发态 多能性退出
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胚胎干细胞技术在北京黑猪的种质资源保护中的应用前景 被引量:1
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作者 杨靖辉 倪雪静 +3 位作者 胡鑫 路宇昊 路永强 曹素英 《中国畜禽种业》 2025年第3期68-76,共9页
种业是农业的“芯片”,种质资源则是种业的核心,对保障国家粮食安全和重要农产品供给具有重要意义。近年来,我国出台了一系列政策,推动种业自主创新,特别是畜禽种质资源的保护与利用。北京作为科技创新中心,其育种工作具有示范意义。北... 种业是农业的“芯片”,种质资源则是种业的核心,对保障国家粮食安全和重要农产品供给具有重要意义。近年来,我国出台了一系列政策,推动种业自主创新,特别是畜禽种质资源的保护与利用。北京作为科技创新中心,其育种工作具有示范意义。北京黑猪是通过本地土猪与引入猪种杂交改良而成,兼具本地猪的抗逆性和外来猪的生长优势。该文以北京黑猪为例,探讨了胚胎干细胞在种质资源保护与利用中的应用。文章详细介绍了北京黑猪的培育历史、性状特征及其在育种中的应用,并阐述了胚胎干细胞的分离、培养及其在动物育种中的潜力。通过胚胎干细胞技术,可以实现快速定向育种,有效保存种质资源,避免遗传偏差和基因污染。尽管技术已相对成熟,但仍需解决社会接受度、技术人员需求等问题。总体而言,胚胎干细胞技术在种质资源保护与利用中具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 北京黑猪 胚胎干细胞 种质资源 动物育种
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人胚胎干细胞向神经前体细胞分化的转录组与染色质可及性变化分析研究
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作者 李林颖 蔡晓东 +7 位作者 童冉 杨晨 王志明 贺潇宇 马子越 张丰 李令杰 周君梅 《上海交通大学学报(医学版)》 北大核心 2025年第4期387-403,共17页
目的·利用人胚胎干细胞(human embryonic stem cell,hESC)体外分化模型和高通量多组学测序技术研究hESC分化成神经前体细胞(neural progenitor cell,NPC)过程中转录组和染色质可及性的变化情况。方法·首先在体外利用拟胚体形... 目的·利用人胚胎干细胞(human embryonic stem cell,hESC)体外分化模型和高通量多组学测序技术研究hESC分化成神经前体细胞(neural progenitor cell,NPC)过程中转录组和染色质可及性的变化情况。方法·首先在体外利用拟胚体形成法诱导hESC分化成NPC,并收集这2个阶段的细胞;通过反转录-实时荧光定量PCR(reverse transcriptionquantitative real-time PCR,RT-qPCR)和免疫荧光染色(immunofluorescence,IF)鉴定细胞表型。应用转录组测序(transcriptome sequencing,RNA-seq)检测并分析hESC和NPC的差异表达基因(differentially expressed gene,DEG)。应用染色质可及性测序(assay for transposase-accessible chromatin with high throughput sequencing,ATAC-seq)技术获取hESC和NPC的染色质可及性变化情况,并对差异的染色质开放区域进行基序富集分析以发现具有潜在调控作用的转录因子。最后对RNA-seq和ATAC-seq多组学数据进行联合分析,并构建蛋白质互作(protein-protein interaction,PPI)网络,寻找体外神经早期分化过程中的关键基因和调控通路。结果·RT-qPCR与IF均显示多能性标志物(NANOG、POU5F1)在hESC阶段表达量高而在NPC阶段表达量明显降低;同时神经早期分化标志物(PAX6、SOX1、NES)在hESC阶段基本不表达而在NPC阶段表达量显著升高。RNA-seq分析结果显示,与hESC阶段相比,NPC阶段中有5597个基因的表达水平呈现上调,而3654个基因的表达水平下降,基因功能富集分析显示NPC阶段上调的基因富集至神经发育相关的功能。ATAC-seq分析结果显示,共27491个基因组区域在hESC向NPC分化过程中染色质可及性发生了显著改变,其中有12381个区域染色质可及性增强,15110个区域染色质可及性减弱;基序富集分析揭示DLX1、LHX2等转录因子基因可能在hESC向NPC分化过程中发挥重要作用。RNA-seq和ATAC-seq的多组学数据联合分析结果显示,在NPC阶段高表达的重叠基因主要富集在轴突导向、前脑发育、神经元迁移等。神经分化后CTNND2、LHX2基因表达水平升高,且相关基因区域染色质可及性也增加。PPI网络分析发现,PRKACA、CDH2、ERBB4等是下游候选基因。结论·利用hESC体外分化模型结合高通量多组学测序技术可用于揭示hESC向NPC分化过程中的转录组及染色质可及性的变化规律;该过程中轴突导向、前脑发育、神经元迁移等通路的相关基因表达水平升高,染色质可及性增强。 展开更多
关键词 胚胎干细胞 神经前体细胞 染色质可及性测序 转录组测序
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AKT三种亚型基因敲除对小鼠胚胎干细胞自我更新和分化的影响
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作者 杨淇 汤帅 +5 位作者 张林林 唐午阳 豆澳祥 张宇航 李丕顺 郑晓峰 《中国生物化学与分子生物学报》 北大核心 2025年第3期426-436,共11页
AKT,又称为蛋白质激酶B(protein kinase B, PKB),在细胞增殖和代谢过程中发挥关键作用。AKT有3种亚型:AKT1、AKT2和AKT3,这3种亚型对小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cells, mESCs)多能性和分化的影响尚不明确。本研究旨在探讨AKT... AKT,又称为蛋白质激酶B(protein kinase B, PKB),在细胞增殖和代谢过程中发挥关键作用。AKT有3种亚型:AKT1、AKT2和AKT3,这3种亚型对小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cells, mESCs)多能性和分化的影响尚不明确。本研究旨在探讨AKT亚型缺失对小鼠胚胎干细胞自我更新和分化的影响。本文利用CRISPR/Cas9基因编辑技术建立AKT的3种亚型基因敲除的细胞系,通过蛋白质印迹(Western blot)、流式细胞术、qRT-PCR、CCK-8、碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, AP)染色和RNA-seq对其表型和分子变化进行分析。Akt的3种亚型基因敲除的细胞系构建成功,Akt1和Akt2的缺失会抑制小鼠胚胎干细胞的增殖,Akt任意一种亚型的缺失不会影响多能性基因在mRNA水平和蛋白质水平的表达,但在拟胚体形成过程中,Akt的3种亚型的缺失均会影响3个胚层基因的mRNA水平表达。转录物组分析结果表明,与野生型mESCs相比,Akt1、Akt2和Akt3缺失后分别有995、547和429个差异表达基因(|log2FC|≧1,P<0.05),这3种亚型调控的差异表达基因存在部分重叠。综上,Akt的3种亚型的独立缺失不影响小鼠胚胎干细胞干性的维持,但是他们对于分化至关重要。Akt的3种亚型可以共同调控基因的表达,同时也保留了各自的调控特异性。本研究为理解Akt的3种亚型在干细胞生物学中的独特和重叠作用提供了基础,突显了它们在维持干细胞功能和分化中的重要性。 展开更多
关键词 小鼠胚胎干细胞 AKT亚型 多能性 CRISPR/Cas9 RNA测序
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动物胚胎干细胞定向诱导分化为生殖细胞的研究进展
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作者 祝晋轩 巨向红 《广东畜牧兽医科技》 2025年第3期63-70,共8页
胚胎干细胞(Embryonic stem cells,ESCs)具有自我更新及无限分化潜能,理论上可以分化为生殖细胞。目前,在人及鼠中已有体外诱导ESCs分化为成熟精子以及卵母细胞的报道。该文系统总结了体外诱导ESCs分化为生殖细胞的内源性与外源性因素... 胚胎干细胞(Embryonic stem cells,ESCs)具有自我更新及无限分化潜能,理论上可以分化为生殖细胞。目前,在人及鼠中已有体外诱导ESCs分化为成熟精子以及卵母细胞的报道。该文系统总结了体外诱导ESCs分化为生殖细胞的内源性与外源性因素及诱导分化方法,并就目前国内外诱导胚胎干细胞向生殖细胞分化的最新研究进展及应用前景进行了综述,期望为从事相关研究的学者提供参考。 展开更多
关键词 胚胎干细胞 生殖细胞 诱导分化 定向分化
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利用人胚胎干细胞诱导的拟胚体模型探究4种酚类抗氧化剂的发育毒性
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作者 那迪热·尼加提 木拉提·居来提 胡博文 《生态毒理学报》 北大核心 2025年第3期412-423,共12页
酚类抗氧化剂因为其低毒以及对人体健康危害小等特点,在食品、化妆品、制药等行业中有广泛的应用。而随着其用量的增加,其环境毒性风险也进一步提升,但目前对其发育毒性效应的研究较少。因此,选取了4种酚类抗氧化剂,叔丁基对苯二酚(tert... 酚类抗氧化剂因为其低毒以及对人体健康危害小等特点,在食品、化妆品、制药等行业中有广泛的应用。而随着其用量的增加,其环境毒性风险也进一步提升,但目前对其发育毒性效应的研究较少。因此,选取了4种酚类抗氧化剂,叔丁基对苯二酚(tert-butylhydroquinone,TBHQ)、二丁基羟基甲苯(butylated hydroxytoluene,BHT)、没食子酸丙酯(propyl gallate,PG)和丁基羟基茴香醚(butylated hydroxyanisole,BHA),并利用基于人胚胎干细胞的拟胚体模型,探究了上述物质的发育毒性。实验中分别采用了1 nmol·L^(-1)、10 nmol·L^(-1)、100 nmol·L^(-1)的不同浓度上述污染物,分别在拟胚体的形成过程中全程暴露,并检测了拟胚体各胚层标志基因表达水平的变化,以反映上述抗氧化剂对拟胚体的分化进程的影响。结果表明,在环境浓度下,BHA和BHT主要影响外胚层发育过程,TBHQ主要影响中胚层发育过程,而PG主要影响中胚层和内胚层的发育过程。本研究结果表明,环境浓度的酚类抗氧化剂对胚胎发育过程中各胚层都有潜在的毒性效应,对其未来应用应当谨慎。 展开更多
关键词 酚类抗氧化剂 胚胎干细胞 发育毒性 拟胚体
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人胚胎干细胞来源巨核细胞衍生微囊泡促进血管新生
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作者 唐轩 吴旭敏 +6 位作者 陈可一 胡亮 李基晟 刘传丽 覃金华 张博文 李艳华 《中国药理学与毒理学杂志》 北大核心 2025年第7期500-510,共11页
目的 建立人胚胎干细胞(hESCs)来源巨核细胞(MKs)及其衍生微囊泡的制备体系,评价巨核细胞微囊泡(MKMPs)对血管新生的促进作用。方法 (1)干细胞来源MKs的制备:将hESCs接种于基质胶包被的培养板中,通过贴壁培养法进行诱导,添加第一阶段诱... 目的 建立人胚胎干细胞(hESCs)来源巨核细胞(MKs)及其衍生微囊泡的制备体系,评价巨核细胞微囊泡(MKMPs)对血管新生的促进作用。方法 (1)干细胞来源MKs的制备:将hESCs接种于基质胶包被的培养板中,通过贴壁培养法进行诱导,添加第一阶段诱导培养基培养2 d后将细胞诱导至中胚层祖细胞,添加第二阶段诱导培养基培养3 d后将细胞诱导至生血内皮/造血祖细胞。随后将细胞消化成单细胞并接种至低吸附孔板,通过悬浮培养再诱导8 d。通过细胞形态观察、流式分析各阶段特征分子标志物[hESCs:TRA-1-60、唾液酸糖脂阶段特异性胚胎抗原4(SSEA4);中胚层祖细胞:brachyury;生血内皮细胞/造血祖细胞:CD34、CD43;MKs:CD41a、CD42b],细胞免疫荧光染色β微管蛋白(β1-tubulin)、血管性血友病因子(VWF)、Friend白血病病毒整合位点1(FLI1)、CD42鉴定MKs的特征蛋白;(2) MKMPs收集和验证:通过差速离心法收集MKMPs,利用纳米颗粒跟踪分析实验(NTA)检测粒径,透射电镜观察形态及超微结构,蛋白免疫印迹法检测特征蛋白CD41、肿瘤易感基因101(TSG101)及CD9的表达水平;(3) MKMPs生物学功能分析:将MKMPs和人脐静脉内皮细胞(HUVECs)分别用CD41a-PE及CD34-APC抗体标记后进行孵育,结合活细胞成像观察培养3 h后细胞吞噬MKMPs的现象;以HUVECs为实验对象分别开展管腔形成实验和细胞迁移实验,以血小板微囊泡(PMPs)作为阳性对照,评估MKMPs对内皮细胞迁移及血管新生的作用。实验分为未添加微囊泡组(0 mg·L^(-1),对照组)及添加不同浓度微囊泡组(1、5、10和20 mg·L^(-1),实验组),对细胞在基质胶内培养5 h后形成管腔的结点数量进行计数,并分析6 h细胞迁移率;ELISA检测微囊泡中血管内皮生长因子(VEGF)浓度。结果 (1)流式检测结果表明分化前细胞表达多能性标志物SSEA4及TRA-1-60,诱导至第2 d的细胞表达中胚层祖细胞标志brachyury;诱导至第5 d的细胞表达生血内皮标志CD34和早期造血细胞标志物CD43;诱导至第13 d的细胞表达MKs标志物CD41a和CD42b。分化第13 d细胞表达MKs特征蛋白CD42、β1-tubulin、VWF及FLI1;(2) MKMPs具有典型双层膜状结构,NTA分析表明该囊泡粒径为(164.3±14.0) nm,且表达TSG101、CD9及CD41等标志蛋白;(3)荧光标记的MKMPs与HUVECs共培养3 h后,HUVECs能够摄取MKMPs;与对照组相比,添加MKMPs能够显著提高HUVECs的管腔形成能力及迁移能力,其中MKMPs 5 mg·L^(-1)处理促进管腔形成及细胞迁移能力最强,其促进细胞迁移及管腔形成的能力均显著高于5 mg·L^(-1)的PMPs处理组;与PMPs相比,MKMPs中VEGF的含量显著升高。结论 hESCs来源MKs具备产生微囊泡的能力,MKMPs具有促进血管新生的作用。 展开更多
关键词 胚胎干细胞 巨核细胞 巨核细胞微囊泡 人脐静脉内皮细胞 血管新生
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上海交通大学基础医学院王琼团队等揭示TGFβ-SMAD信号通路与DNA甲基化协同调控胚胎干细胞
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《上海交通大学学报(医学版)》 北大核心 2025年第1期28-28,共1页
2024年11月22日,上海交通大学基础医学院王琼研究团队等在Nature Communications上发表了题为“A stepwise mode of TGFβ-SMAD signaling and DNA methylation regulates naïve-to-primed pluripotency and differentiation”的... 2024年11月22日,上海交通大学基础医学院王琼研究团队等在Nature Communications上发表了题为“A stepwise mode of TGFβ-SMAD signaling and DNA methylation regulates naïve-to-primed pluripotency and differentiation”的研究成果。该研究提出了一种胚胎干细胞在原始态-始发态-分化过程中的分步调控模型,揭示了Smad2/3通过依赖与非依赖Smad4两种方式调控干细胞的精细机制,并首次发现Dnmt3b是磷酸化的Smad2/3的新型互作因子,共同决定干细胞的命运。此外,该研究还阐明了TGFβ-Smad信号通路与DNA甲基化等表观遗传修饰协同调控小鼠胚胎植入的发育机制,为转录调控与表观遗传互作的协同调控提供了新的研究范式。 展开更多
关键词 基础医学院 SMAD2/3 上海交通大学 DNA甲基化 协同调控 TGFΒ 胚胎干细胞
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基质硬度通过黏附蛋白调节胚胎干细胞的力学感知和分化命运 被引量:1
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作者 张帆 郑璐 +4 位作者 武亿 丁奇寒 吕守芹 吕东媛 龙勉 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期193-193,共1页
目的力学响应是理解基质硬度调节胚胎干细胞(ESCs)肝向分化的关键因素,研究分化初始阶段干细胞通过细胞黏附感知和力学信号传递尤为重要。本研究聚焦于不同硬度的基质条件细胞-细胞和细胞基质黏附对ESCs向定型内胚层(DE)分化的协同调控... 目的力学响应是理解基质硬度调节胚胎干细胞(ESCs)肝向分化的关键因素,研究分化初始阶段干细胞通过细胞黏附感知和力学信号传递尤为重要。本研究聚焦于不同硬度的基质条件细胞-细胞和细胞基质黏附对ESCs向定型内胚层(DE)分化的协同调控,并探究了细胞黏附蛋白和关键力信号转导通路。方法使用聚丙烯酰胺水凝胶制备3种不同硬度的基质,建立基于不同硬度的基质条件ESCs(H1细胞系)原位定向分化实验体系。利用牵引力显微镜、组学分析、Ch IPseq、q PCR、免疫荧光及Simple WES等方法,阐明不同硬度基质条件下ESCs向DE细胞分化的力学-生物耦合规律和机理。结果基质硬度是决定ESCs分化命运的关键。较硬基质上,ESCs的分化启动较快,DE细胞标志物表达随分化进度增加,其表达水平与基质硬度呈正相关;较高硬度促进了ESCs在克隆边缘的分化,位于克隆边缘的细胞比位于克隆内部的细胞高表达DE细胞标志物。不同硬度的基质上ESCs向DE细胞分化时,负责细胞-基质黏附的β1 integrin表达增加而细胞间E-cadherin表达减少,且呈现硬度依赖性。激活E-cadherin或阻断β1 integrin均可减少YAP入核使细胞的分化能力降低。结论基质硬度能够影响干细胞分化命运,硬基底更利于ESCs的DE向分化,该过程涉及细胞-细胞间及细胞-基质间黏附蛋白的相互作用进而调节胞内YAP的核移位。 展开更多
关键词 黏附蛋白 细胞标志物 聚丙烯酰胺水凝胶 细胞分化 胚胎干细胞 实验体系 细胞黏附 协同调控
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多能性干细胞概述及其在家畜上的研究进展
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作者 王佳美 黄永震 +8 位作者 高晨 李俊良 陈燕 朱波 张路培 王泽昭 高会江 李俊雅 高雪 《畜牧兽医学报》 北大核心 2025年第4期1473-1483,共11页
多能性干细胞具有无限增殖潜力和分化成多种类型组织细胞的能力,是当前干细胞研究的热点和焦点,家畜多能性干细胞的研究不仅具有基础理论意义,在家畜繁殖育种、生物医学、食品生产等领域具有重要的应用价值。本文以胚胎干细胞和诱导性... 多能性干细胞具有无限增殖潜力和分化成多种类型组织细胞的能力,是当前干细胞研究的热点和焦点,家畜多能性干细胞的研究不仅具有基础理论意义,在家畜繁殖育种、生物医学、食品生产等领域具有重要的应用价值。本文以胚胎干细胞和诱导性多能干细胞为例,对多能性干细胞的多能性状态及培养条件、鉴定方法进行概述,综述了家畜多能性干细胞的研究进展,并对其应用前景进行了展望,以期为家畜多能性干细胞的研究提供参考。 展开更多
关键词 多能性 干细胞 胚胎干细胞 诱导性多能干细胞
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双同源盒诱导小鼠胚胎干细胞向胚外内胚层分化的机制研究
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作者 洪磊 郭传亮 +4 位作者 蔡勤 李婉睿 曾溢滔 薛燕 曾凡一 《上海交通大学学报(医学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1359-1369,共11页
目的·探索双同源盒(double homeobox,DUX)蛋白对小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cell,mESC)向胚外内胚层(extraembryonic endoderm,XEN)分化潜能的影响及可能的作用机制。方法·使用慢病毒体系在mESC中构建过表达DUX细胞... 目的·探索双同源盒(double homeobox,DUX)蛋白对小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cell,mESC)向胚外内胚层(extraembryonic endoderm,XEN)分化潜能的影响及可能的作用机制。方法·使用慢病毒体系在mESC中构建过表达DUX细胞系,利用流式细胞术检测DUX过表达前后2细胞样细胞(2-cell-like cell,2CLC)的比例,并使用实时定量聚合酶链反应(real-time quantitative reverse transcription polymerase chain reaction,RT-qPCR)检测2细胞期特异性基因,如内源性Dux、锌指和SCAN结构域的蛋白质4c(zinc finger and SCAN domain containing 4c,Zscan4c)、锌指蛋白352(zinc finger protein 352,Zfp352)和鼠内源性反转录病毒-聚合酶(murine endogenous retrovirus-L polymerase,MERVL-pol)的表达。RT-qPCR检测过表达DUX的mESC多能性因子[nanog homeobox(Nanog)、kruppel-like transcription factor 4(Klf4)、性别决定区Y框蛋白2(sex determining region Y-box 2,Sox2)、八聚体结合转录因子4(octamer-binding transcription factor 4,Oct4)]和自然分化状态下各胚层标志性基因[内胚层(endodermal):GATA结合蛋白4(GATA binding protein 4,Gata4)、Gata6、Sox17;外胚层(ectodermal):微Ⅲ型β微管蛋白3(tubulin beta 3 classⅢ,Tubb3)、巢蛋白(Nestin);中胚层(mesodermal):心脏和神经嵴衍生物表达转录本1(heart and neural crest derivatives expressed 1,Hand1)、肌源性分化蛋白1(myogenic differentiation 1,Myod1)、激酶插入结构域受体(kinase insert domain protein receptor,Flk1)]的表达。挖掘公共转录组测序(RNA sequencing,RNA-seq)数据,通过分析胚外内胚层标志基因的表达水平,明确DUX对mESC向胚外内胚层分化的影响;通过对差异基因的功能及通路进行基因本体论(Gene Ontology,GO)富集分析、京都基因和基因组数据库(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)富集分析和基因集富集分析(gene set enrichment analysis,GSEA),找出DUX作用的信号通路;深入分析已有的染色质免疫共沉淀技术结合二代测序(chromatin immunoprecipitation sequencing,ChIP-seq)数据,探究DUX的潜在靶基因。结果·2CLC比例升高和2细胞期标志基因表达上调,证明已成功构建过表达DUX细胞系。分子生物学实验显示过表达DUX后可有效维持mESC的多能性,与公共RNA-seq数据分析结果一致;差异基因分析发现,内胚层基因出现特异性上调;诱导mESC自然分化后,RT-qPCR检测实验表明XEN标志基因(Gata4、Gata6、Sox17)的mRNA表达出现显著上调(P<0.001),而中胚层、外胚层基因没有特异性变化。GSEA结果提示DUX可能激活了视黄醇代谢信号通路,ChIP-seq数据解析进一步揭示在DUX结合的peaks中存在已知的视黄酸受体motif,可激活下游与XEN发育相关的靶基因。结论·DUX与视黄酸信号通路密切关联,预示其激活了视黄酸信号通路,促进mESC倾向XEN分化。 展开更多
关键词 小鼠胚胎干细胞 胚外内胚层细胞 双同源盒 视黄酸信号通路
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糖原合成激酶3α和糖原合成激酶3β在小鼠胚胎干细胞神经分化中的作用
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作者 邓卫岭 张旭辉 +3 位作者 陈子睿 黄伊华 胡亚芳 吴永明 《中国临床解剖学杂志》 CSCD 北大核心 2024年第6期660-665,共6页
目的 探讨GSK3α和GSK3β在胚胎干细胞体外神经分化中的作用。方法 利用CRISPR/Cas9技术构建Gsk3a或Gsk3b敲除的胚胎干细胞,在体外对其进行神经诱导分化,并通过转录组测序(RNA-seq)分析胚胎干细胞的基因表达差异。结果 Gsk3a^(-/-)或Gsk... 目的 探讨GSK3α和GSK3β在胚胎干细胞体外神经分化中的作用。方法 利用CRISPR/Cas9技术构建Gsk3a或Gsk3b敲除的胚胎干细胞,在体外对其进行神经诱导分化,并通过转录组测序(RNA-seq)分析胚胎干细胞的基因表达差异。结果 Gsk3a^(-/-)或Gsk3b^(-/-)胚胎干细胞仍然具有多能性,能够分化成神经干细胞。然而,Gsk3b^(-/-)无法形成神经花环,其神经干细胞也不能进一步分化成神经元和胶质细胞。检测三胚层标志物的mRNA表达发现,Gsk3a^(-/-)神经外胚层标志物的表达略高于野生(WT)组,而Gsk3b^(-/-)内胚层标志物的表达远高于WT组和Gsk3a^(-/-)(P<0.001),神经外胚层标志物的表达较低。RNA-seq结果显示,涉及JAK-STAT、PI3K-Akt信号通路以及Neurog1、Hes1等基因的变化。结论 GSK3α抑制神经分化而GSK3β促进神经分化,其机制与JAK-STAT、PI3K-Akt信号通路以及Neurog1、Hes1有关。 展开更多
关键词 糖原合成激酶3α 糖原合成激酶3β 胚胎干细胞 神经分化
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TNF-α和VEGF协同作用小鼠胚胎干细胞衍生的血管内皮祖细胞促伤口愈合 被引量:4
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作者 杨影 陈东升 +6 位作者 赵艾艾 何才蓉 陈凤娇 何运雪 郑梅 陆莹 丁洁 《中国生物化学与分子生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期240-250,共11页
皮肤伤口愈合是世界范围内的重大临床难题之一,血管生成和炎症反应是影响伤口愈合和组织再生的关键环节。内皮祖细胞(endothelial progenitor cell,EPC)在血管内皮修复和招募炎症细胞促伤口愈合过程中发挥重要作用。然而,体内直接输送EP... 皮肤伤口愈合是世界范围内的重大临床难题之一,血管生成和炎症反应是影响伤口愈合和组织再生的关键环节。内皮祖细胞(endothelial progenitor cell,EPC)在血管内皮修复和招募炎症细胞促伤口愈合过程中发挥重要作用。然而,体内直接输送EPC低效且会损害细胞存活力和功能进而影响治愈效率。因此,改善EPC的生物学功能以促进伤口愈合很有必要。本研究将小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cells,mESC)在10 ng/mL VEGF和5 ng/mL bFGF的作用下诱导获得CD133+CD34+EPC。以mESC衍生的EPC为研究对象,将外源性肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)和血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)作用于mESC-EPC,结果表明,10 ng/mL TNF-α和10 ng/mL VEGF协同处理组相比于单因子处理显著促进EPC的黏附、细胞迁移和管腔形成能力(P<0.01)。进一步通过建立小鼠局部皮肤全层创伤模型,在创周处注射10 ng/mL TNF-α和10 ng/mL VEGF协同EPC治疗明显加速伤口愈合(P<0.05),再生皮肤真皮层增厚(P<0.001),促进血管生成素ANG1和ANG2介导CD31+内皮细胞构成的毛细血管网络成熟。随着伤口愈合程度的加深,促炎因子TNF-α在蛋白质水平的表达下调(术后13 d,PBS组、EPC组、VE组、TE组和VTE组的TNF-α相对表达量分别为0.73±0.01、0.60±0.02、0.42±0.02、0.36±0.01和0.34±0.03),创造有利于伤口愈合的炎症微环境。综上所述,10 ng/mL TNF-α和10 ng/mL VEGF的协同作用强化EPC的生物学功能,并通过促进新血管生成和早期炎症反应加速小鼠皮肤伤口闭合和组织重塑,为细胞干预伤口愈合治疗提出新的思路。 展开更多
关键词 小鼠胚胎干细胞 血管生成因子 内皮祖细胞 伤口愈合 肿瘤坏死因子-Α
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干细胞模拟发育:细胞元件、胚胎模型与工程方法 被引量:3
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作者 韩宜钊 郭佳 邵玥 《合成生物学》 CSCD 北大核心 2024年第4期734-753,共20页
近百年来,胚胎发育的理论基础主要源于对模式动物的研究,珍稀哺乳动物的发育研究一直受到种间差异、伦理及技术手段等条件的制约。随着干细胞技术的迅猛发展,研究者们利用干细胞构建体外胚胎模型突破传统发育研究的局限性。目前,胚胎模... 近百年来,胚胎发育的理论基础主要源于对模式动物的研究,珍稀哺乳动物的发育研究一直受到种间差异、伦理及技术手段等条件的制约。随着干细胞技术的迅猛发展,研究者们利用干细胞构建体外胚胎模型突破传统发育研究的局限性。目前,胚胎模型是否能够完全模拟真实胚胎的发育过程尚待验证,但这无疑为发育生物学研究带来新的可能性。本文以小鼠和人为主要讨论模型,总结用于构建胚胎模型的干细胞种类,阐释不同干细胞在模拟发育过程中的作用和重要性。文章系统呈现了胚胎在不同发育阶段的关键事件和时空动态过程,全面阐述胚胎模型取得的显著成果,详细探讨如何评估胚胎模型的仿生度,以及生物工程学方法在胚胎模型开发中的关键作用,为胚胎模型的进一步优化和发展提供参考。通过对胚胎模型领域的深入研究,有助于更全面细致地了解胚胎发育过程,并为早期发育研究、疾病研究、药物筛选、生殖医学及毒性评估等领域提供更为精确的理论依据和应用工具,进而为未来生命科学的发展开辟新的途径。 展开更多
关键词 干细胞 胚胎模型 哺乳动物胚胎 微环境 生物工程 高保真度 自组装
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H9胚胎干细胞源细胞外囊泡促进子宫内膜损伤修复的研究
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作者 陈芷琪 马靖 +5 位作者 姜咏竹 马官荣 杨邦亚 王斓茜 方廖琼 王智彪 《中国病理生理杂志》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1497-1504,共8页
目的:探究H9人胚胎干细胞(H9-hESCs)细胞外囊泡(EVs)对子宫内膜损伤修复的影响。方法:从H9-hESCs培养上清中提取EVs并鉴定。建立小鼠子宫内膜损伤模型,将其双侧子宫分为EVs实验组和PBS对照组,分别进行EVs和PBS注射,HE染色观察子宫内膜... 目的:探究H9人胚胎干细胞(H9-hESCs)细胞外囊泡(EVs)对子宫内膜损伤修复的影响。方法:从H9-hESCs培养上清中提取EVs并鉴定。建立小鼠子宫内膜损伤模型,将其双侧子宫分为EVs实验组和PBS对照组,分别进行EVs和PBS注射,HE染色观察子宫内膜组织病理学变化、免疫组化法分析增殖细胞核抗原(PCNA)表达情况。通过EdU法、Western blot法评估EVs对人子宫内膜基质细胞(hEndoSCs)增殖的影响。结果:H9-hESCs-EVs是粒径为(144.7±2.1)nm并且具有膜结构的纳米小体,表达CD63和TSG101特征蛋白。与PBS组相比,EVs实验组子宫内膜组织形态完整、厚度及腺体数量增加,EVs实验组PCNA表达的平均光密度较PBS组显著升高(P<0.05)。EdU、Western blot检测结果显示H9-hESCs-EVs促进hEndoSCs增殖,且与EVs呈现蛋白浓度正相关(P<0.05)。结论:H9-hESCs-EVs通过提高子宫内膜基质细胞增殖促进子宫内膜损伤修复。 展开更多
关键词 胚胎干细胞 细胞外囊泡 子宫内膜 子宫内膜基质细胞 细胞增殖
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多能干细胞在肺纤维化治疗和研究中的应用
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作者 翁冬 王艳阳 +1 位作者 王诺鑫 何志旭 《海南医科大学学报》 北大核心 2025年第11期872-880,共9页
肺纤维化(pulmonary fibrosis,PF)是一种慢性、进展性肺病,现有疗法仅能一定程度缓解临床症状,但不能逆转纤维化进展乃至治愈该病。对比传统的PF模型与药物筛选系统,多能干细胞衍生的模型和系统可以更好模拟纤维化生理特性及微环境,也... 肺纤维化(pulmonary fibrosis,PF)是一种慢性、进展性肺病,现有疗法仅能一定程度缓解临床症状,但不能逆转纤维化进展乃至治愈该病。对比传统的PF模型与药物筛选系统,多能干细胞衍生的模型和系统可以更好模拟纤维化生理特性及微环境,也可为后续纤维化的治疗提供新的手段。综述基于多能干细胞的PF模型与药物筛选系统的贡献以及治疗研究进展,并探讨其临床转化过程中面临的挑战及解决方案。 展开更多
关键词 肺纤维化 间质性肺病 特发性肺纤维化 干细胞 多能干细胞 胚胎干细胞 诱导多能干细胞
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人胚胎早期发育与干细胞 被引量:1
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作者 艾宗勇 张成庭 +3 位作者 牛宝华 尹宇 杨洁 李天晴 《合成生物学》 CSCD 北大核心 2024年第4期700-718,共19页
人胚胎早期发育包括三个重要阶段:①从受精卵到晚期囊胚的着床前阶段;②从晚期囊胚到原肠运动前的围着床阶段;③从原肠运动到早期器官发生的原肠后阶段。后两个阶段统称为着床后早期发育阶段。妊娠过程中,不育(胚胎着床失败或流产)和胎... 人胚胎早期发育包括三个重要阶段:①从受精卵到晚期囊胚的着床前阶段;②从晚期囊胚到原肠运动前的围着床阶段;③从原肠运动到早期器官发生的原肠后阶段。后两个阶段统称为着床后早期发育阶段。妊娠过程中,不育(胚胎着床失败或流产)和胎儿出生缺陷,很大程度上是胚胎的着床后早期发育出现异常所致。人着床后早期胚胎,由于位于母体子宫,且尺寸较小,不易对其观察和研究,因此,这一阶段的胚胎发育过程长期处于“黑匣子”状态。近年来,随着单细胞组学技术和胚胎体外延长培养系统的建立,以及胚胎和胚外干细胞、类器官和类胚胎领域的快速发展,使得人胚胎着床后早期发育的神秘面纱被慢慢揭开。本文从人胚胎早期发育、胚胎和胚外干细胞、类胚胎和类器官研究的视角,结合细胞通信、谱系互作、信号梯度、黏附分子、生物力学和细胞外基质等因素对细胞分选、迁移重排和自我组织的影响,概述了人胚胎早期发育过程中的发育原理,当前胚胎和胚外干细胞的研究进展以及用其模拟人胚胎早期发育的研究现状、存在问题和发展方向,以期能够帮助理解人胚胎早期发育的奥秘。 展开更多
关键词 胚胎发育 着床 干细胞 胚胎 类器官 自我组织 原肠运动 器官发生
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基于胚胎干细胞模型的Cry1Ab蛋白发育毒性
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作者 简远志 王菲 +2 位作者 尹宁 周若宇 王军波 《北京大学学报(医学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期213-222,共10页
目的:通过胚胎干细胞发育毒性评价模型研究Cry1Ab蛋白对于细胞增殖和分化能力的影响,以评估其发育毒性。方法:设置Cry1Ab蛋白7个剂量组(31.25、62.50、125.00、250.00、320.00、1 000.00、2 000.00μg/L),以5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil, ... 目的:通过胚胎干细胞发育毒性评价模型研究Cry1Ab蛋白对于细胞增殖和分化能力的影响,以评估其发育毒性。方法:设置Cry1Ab蛋白7个剂量组(31.25、62.50、125.00、250.00、320.00、1 000.00、2 000.00μg/L),以5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil, 5-FU)为阳性对照,以磷酸缓冲盐溶液(phosphate buffer saline, PBS)为溶剂对照,分别处理小鼠胚胎干细胞D3(embryonic stem cell line D3,ES-D3)和小鼠成纤维细胞3T3。通过CCK-8法检测细胞活性,计算受试物对于不同细胞的增殖半抑制浓度(50%inhibition concentration of growth and viability, IC_(50))。设置Cry1Ab蛋白5个剂量组(125.00、250.00、320.00、1 000.00、2 000.00μg/L),设置溶剂对照(PBS),同时以5-FU为受试物进行模型验证,分别处理细胞后,通过拟胚胎体(embryonic bodies, EBs)培养法诱导ES-D3分化出心肌细胞;镜下观察EBs生长情况并测量其第3天和第5天的直径,观察并记录同批次EBs分化出搏动心肌细胞的比例,计算受试物的心肌分化半抑制浓度(50%inhibition concentration of differentiation, ID50),根据发育毒性判别函数对受试物的胚胎发育毒性进行分类;收集培养终点的EBs样本,进行实时定量聚合酶链式反应(real-time quantitative po-lymerase chain reaction, qPCR),检测心肌分化相关标志物(Oct3/4、GATA-4、Nkx2.5和β-MHC)的mRNA表达情况。结果:5-FU的IC_(50,3T3)为46.37μg/L,IC_(50,ES)为32.67μg/L,ID_(50,ES)为21.28μg/L,根据判别函数结果将5-FU分类为强胚胎毒性物质。不同浓度的Cry1Ab蛋白处理组的3T3细胞和ES-D3细胞活性与对照组相比差异均无统计学意义(P>0.05)。与对照组相比,Cry1Ab蛋白处理组分化第3天和第5天的EBs直径差异无统计学意义(P>0.05),EBs形态也未见明显差异;不同浓度Cry1Ab蛋白处理组的心肌分化率与对照组相比差异无统计学意义(P>0.05)。5-FU使β-MHC、Nkx2.5和GATA-4的mRNA表达水平降低(P<0.05),且具有剂量依赖趋势(P<0.05),而与细胞多能性相关的标志物Oct3/4 mRNA表达水平则呈升高趋势(P<0.05);Cry1Ab蛋白处理组的成熟心肌标志物β-MHC、心肌早期分化标志物Nkx2.5和GATA-4、多能性相关标志物Oct3/4的mRNA表达水平与对照组相比差异均无统计学意义(P>0.05)。结论:本实验模型中未观察到31.25~2 000.00μg/L的Cry1Ab蛋白具有发育毒性。 展开更多
关键词 Cry1Ab蛋白 发育毒性 心肌细胞 细胞分化 胚胎干细胞
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丝素材料硬度调控胚胎干细胞定向分化修复小鼠脊髓的机制研究
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作者 刘羲 韦富香 陈俊威 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期262-262,共1页
目的脊髓损伤修复是临床治疗的重大挑战。本课题组使用不同硬度丝素材料和视黄酸联合诱导胚胎干细胞神经向分化,实现了小鼠脊髓切断后运动功能的修复。但该体系如何实现小鼠脊髓完全性损伤后功能修复的机制尚不清楚,丝素材料硬度调控ES... 目的脊髓损伤修复是临床治疗的重大挑战。本课题组使用不同硬度丝素材料和视黄酸联合诱导胚胎干细胞神经向分化,实现了小鼠脊髓切断后运动功能的修复。但该体系如何实现小鼠脊髓完全性损伤后功能修复的机制尚不清楚,丝素材料硬度调控ESC神经向分化的分子通路也不明确,因此需要进一步探索丝素材料硬度调控胚胎干细胞定向分化修复脊髓损伤的机理。方法利用不同硬度的丝素蛋白/透明质酸支架作为载体并联合视黄酸在体外诱导胚胎干细胞神经向分化,通过免疫荧光染色和Ch IP实验探究不同硬度丝素蛋白诱导ESC神经向分化的机制。将带细胞的支架复合体植入小鼠脊髓横断处,通过小鼠行为学实验检测修复的效果,使用免疫组化、HE染色和单细胞测序等方法探究修复机制。结果在与天然脊髓弹性模量接近的丝素蛋白支架上,胚胎干细胞分化的细胞其神经细胞标志性marker显著表达增加;Ch IP实验表明,支架上的细胞神经向分化的H3K9甲基化程度低,染色质疏松,更有利于神经向分化的基因表达。该体系植入体内后可以调节损伤早期免疫反应,引导轴突跨越脊髓横断处;单细胞测序显示在修复过程中发挥主要作用的是神经细胞。结论天然脊髓弹性模量的丝素蛋白直接可以疏松染色质,促进胚胎干细胞神经向分化的基因表达;丝素蛋白-神经向细胞体系植入动物体内后可以减少瘢痕组织的产生,帮助轴突跨越横断处再生。 展开更多
关键词 脊髓横断 瘢痕组织 胚胎干细胞 功能修复 丝素蛋白 材料硬度 脊髓损伤 定向分化
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LMO4在小鼠胚胎干细胞分化为血管内皮细胞和血管生成中的作用
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作者 项明华 涂珍珍 +1 位作者 王月 周海胜 《安徽医科大学学报》 CAS 北大核心 2024年第1期1-7,共7页
目的探讨转录因子LIM结构域蛋白4(LMO4)在小鼠胚胎干细胞(mESC)分化为血管内皮细胞及新生血管中的作用。方法使用逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)方法从小鼠红系白血病细胞系MEL)中克隆小鼠Lmo4的cDNA,并亚克隆到含有小鼠胎肝激酶-1(Flk-1)... 目的探讨转录因子LIM结构域蛋白4(LMO4)在小鼠胚胎干细胞(mESC)分化为血管内皮细胞及新生血管中的作用。方法使用逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)方法从小鼠红系白血病细胞系MEL)中克隆小鼠Lmo4的cDNA,并亚克隆到含有小鼠胎肝激酶-1(Flk-1)启动子驱动表达Gfp的载体(pFG),构建成血管细胞特异性表达的LMO4的载体pFLG。将表达载体转染mESC,通过遗传霉素(G418)筛选,获得mESC/pFG和mESC/pFLG的细胞株;将这些mESC在体外进行自我分化,以形成4 d和10 d的胚胎体(EB),并进行成血管细胞的集落细胞形成实验(BL-CFC);以10 d-EB进行新生血管出芽实验,观察和分析出芽长短、数目;运用蛋白免疫印迹(Western blot)或定量RT-PCR方法对目的基因的表达进行检测。结果PCR结果证实成功构建了成血管细胞特异性表达的LMO4的表达载体pFLG。通过G418筛选获得mESC/pFG和mESC/pFLG的细胞株。这些mESC通过自我分化形成4 d-EB和10 d-EB,荧光显微镜下观察到EB内均可见绿色荧光标记的细胞。Western blot检测显示:与mESC相比,4 d-EB和10 d-EB的LMO4的表达显著增加。过量表达LMO4的mESC/pFLG产生BL-CFC效率为(7.70%±1.27%),而mESC/pFG细胞产生BL-CFC效率为(1.15%±0.48%),二者差异有统计学意义(P=0.021)。定量RT-PCR结果显示,Flk-1、C-kit、Tie-2、Ve-cad基因在10 d-EB/pFLG中的表达,均较10 d-EB/pFG中表达增加2倍以上。新生血管出芽实验结果显示,10 d-EB/pFLG的新生血管数量和长度均较10 d-EB/pFG增加(P<0.05)。结论过量表达LMO4促进mESC形成成血管细胞,并有利于血管内皮细胞的分化和血管的新生。 展开更多
关键词 小鼠胚胎干细胞 胚胎 成血管细胞 血管内皮细胞 新生血管
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