人類上胚層不同多能性狀態的研究

《人類上胚層不同多能性狀態的研究》是依託中南大學，由歐陽琦擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：人類上胚層不同多能性狀態的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：歐陽琦
• 依託單位：中南大學

項目摘要

有證據顯示從小鼠上胚層發育不同時段可以獲得兩種不同多能性狀態的幹細胞，原始多能性的胚胎幹細胞（mESCs）和初始分化狀態的上胚層幹細胞（mEpiSCs）。人胚胎幹細胞（hESCs）雖然來源於種植前的囊胚內細胞團，其生物學特性卻更類似於mEpiSCs。在外源基因的影響下hESC可以被重編程為類mESC的多能性狀態，但是目前的培養體系還不能單獨支持該狀態的出現。尚不明確的是：人類上胚層是否存在兩種多能性狀態？其不同多能性狀態維持的機制與小鼠有何差別？能否直接分離原始多能狀態的hESCs？本研究擬首先利用X染色體失活標記免疫組化染色以及多能性基因的PCR檢測來分析早期胚胎上胚層的多能性狀態變化，確定其多能性改變的時間點，然後分離不同多能性狀態細胞進行基因表達譜分析，明確不同多能性狀態維持的分子機制，以尋找維持不同多能性狀態的關鍵因子，改進現有的培養條件，期望獲得類mESCs多能性狀態的hESCs

結題摘要

從小鼠不同發育時段的上胚層可以獲得兩種不同多能性狀態的幹細胞，即來源於植入前囊胚早期上胚層的原始多能性幹細胞（mESCs）以及來自於植入後胚胎晚期上胚層的始發態多能性幹細胞（mEpiSCs），人胚胎幹細胞（hESCs）的生物學特性與mEpiSCs更接近。2013年12月，Hanna不依賴於轉基因操作，僅依靠改變培養條件獲得了首株類mESCs的原始多能性hESCs，證明來源於植入前囊胚內細胞團的人胚胎幹細胞（hESCs）也可以分離出兩種不同多能性狀態的幹細胞，提示在人類上胚層發育過程中也可能存在兩種多能性狀態，體外培養環境的不同導致最終分離的hESCs具備不同的多能性特徵。這種新建立的原始多能性hESCs體外培養條件與mESCs的培養條件不盡相同。有待明確的是：新建立的原始多能性hESCs能否代表真正基態的原始多能性，還是適用外在培養環境的產物？如果能夠反映其來源組織的多能性狀態，那么人類上胚層不同多能性狀態維持的機制與小鼠有何差別？這種差異對新分離的原始多能性hESCs生物學特性有何影響？ 本研究首先改良文獻報導的原始多能性幹細胞培養條件，對已建系的hESCs進行多能性轉化，評估轉化後hESCs的多能性特徵，並嘗試利用該培養體系建立新細胞系。同時以X染色體失活作為一個主要標記，對hESCs早期分離過程的細胞進行H3K27me3染色和多能性基因的PCR分析。結果表明： 1. 改良的原始多能性幹細胞培養條件能使現有hESCs具備部分原始多能性特徵，也能建系，但是與mESCs之間存在多能性基因的表達差異； 2. 女性胚胎上胚層細胞在建系早期經歷了XCI的動態變化，並伴隨有多能性基因的表達改變； 3. 初始期（＜5代）hESCs擁有一條隨機失活的X染色體，而隨著培養的進行，早期hESCs中的失活模式轉變成了完全的偏斜失活模式。 結論：以上結果初步驗證了胚胎來源的上胚層具有原始多能性向始發態多能性轉變的過程，但如何獲得更符合體內狀況的原始多能性幹細胞仍有待改進。