《人類胚胎幹細胞定向分化的表觀遺傳預編程機制研究》是依託同濟大學，由孫毅擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：人類胚胎幹細胞定向分化的表觀遺傳預編程機制研究
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：孫毅
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
人類幹細胞研究的主要任務之一是控制細胞命運特化的進程，高效率地獲得定向分化的目的細胞。本項目擬選擇在向神經系統細胞系分化時，具有向神經管前後軸分化趨勢的人胚胎幹細胞為實驗材料，通過對不同分化階段的細胞系的H3K4me3、H3K27me3和DNA甲基化等表觀遺傳標記進行分析，構建各個細胞系特異的表觀基因組圖譜，研究在細胞定向分化過程中表觀基因組圖譜維持和變化的規律。以組蛋白修飾酶和DNA甲基化酶為靶標，採用功能獲得和/或功能缺失的方法，研究在不同的細胞培養條件下，通過調控細胞分化過程中的表觀遺傳標記系統，從而改變各種細胞系分化趨向性的可能性和機制。本項目的實施不僅能夠揭示人類胚胎幹細胞不同細胞系的表觀基因組圖譜的差異、遺傳性及分化後代對表觀基因組圖譜的記憶力，而且可望建立改寫表觀基因組圖譜的實驗技術，進而建立調控細胞定向分化的新技術。
結題摘要
人類幹細胞研究的主要任務之一是控制細胞命運特化的進程，高效率地獲得定向分化的目的細胞。本項目選擇在向神經系統細胞系分化時，具有向神經管前後軸分化趨勢的人胚胎幹細胞為實驗材料，通過對不同分化階段的細胞系的H3K4me3、H3K27me3和DNA甲基化等表觀遺傳標記進行分析，發現利用一套前腦標記基因(例如：FoxG1b，Otx1/2，Emx1/2)和後腦標記基因(例如：Pax2和Hox基因簇)可以找出不同來源的細胞系向前後軸神經細胞分化的差異。這些前後軸神經細胞分化相關基因的表達活性與這些基因表觀遺傳狀況(例如：H3K4me3，H3K27me3和DNA甲基化)高度相關。因此，通過分析表觀遺傳的標記，我們可以判斷與分化相關基因激活的難易程度，從而預測幹細胞分化的趨向性。此外，我們發現，與HSF1和HSF6細胞系相比，H9，H1細胞系和很多新建立的iPSC細胞系具有更高的可塑性，且這些細胞系的與前後軸建立相關的特化基因的活化性標記和抑制性標記介於HSF1和HSF6細胞系之間。視黃酸(RA)和sonic hedgehog (Shh)能改變人胚胎幹細胞的分化趨向性。在分化過程中，(RA)的處理能下調Hox基因簇H2K27me3，使細胞更易於向中後腦神經元分化；SHH能改變細胞的分化命運，使由向背側分化轉變為向腹側分化(D-V軸向，用Pax6，Ngn1/2作背側標記，Nkx2.2，Dlx2,5,6作腹側標記)。因此，通過對前後軸分化基因的甲基化組的干預可建立誘導幹細胞定向分化的新技術。
