胚胎幹細胞分化為平滑肌細胞的分子機制研究

《胚胎幹細胞分化為平滑肌細胞的分子機制研究》是依託浙江大學，由張銘擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：胚胎幹細胞分化為平滑肌細胞的分子機制研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：張銘
• 項目類別：面上項目

項目摘要

利用本實驗室建立的維甲酸（RA）誘導胚胎幹細胞（ESCs）高比例分化為平滑肌細胞（SMCs）的模型和誘導多潛能幹細胞iPS分化SMCs模型，探索平滑肌細胞分化的分子機制。以RA代謝關鍵酶Cyp26s為重點，分析早期分化細胞Cyp26s的表達和活性差異，通過ICC、RealTime-PCR和RNAi等方法探索RA誘導ESCs早期多向分化和分化過程中伴隨著大量調亡現象的機理。結合分化過程細胞表面標誌變化規律，證明RA誘導ESCs向SMCs分化並誘導非平滑肌細胞凋亡的雙重調節作用的假說。輔以RA對小鼠體內SMCs分化發育影響的研究，闡明SMCs分化過程中關鍵基因表達調控規律，揭示SMCs的胚層起源。本研究可以為控制SMCs分化，大量培養SMCs作為心血管組織工程供體或建立心血管疾病機理研究細胞模型提供更多科學依據，也為維甲酸類藥物套用於心血管病臨床治療提供理論依據。

結題摘要

平滑肌細胞是重要的體細胞類型，在心血管、消化道等組織器官中發揮重要的作用，在心血管病等重大疾病的發生髮展過程中起關鍵作用。胚胎幹細胞來源的平滑肌細胞是心血管再生醫學和組織工程研究和套用的重要細胞類型。理解胚胎幹細胞向平滑肌分化的分子機理是穩定高效獲得平滑肌細胞的基礎。本課題在自主建立的維甲酸高效誘導胚胎幹細胞分化為平滑肌的技術方法的基礎上，探索了分化過程中高濃度維甲酸通過高表達維甲酸降解酶Cyp26s篩選平滑肌細胞的作用機制，結果顯示Cyp26s在胚胎幹細胞向平滑肌分化的過程中不具有決定性的作用。探索了信號通路在胚胎幹細胞向平滑肌分化中的作用，發現Wnt信號通路和Erk信號通路在胚胎幹細胞向平滑肌分化的過程中起關鍵作用；抑制Erk信號通路可以顯著提高RA誘導平滑肌細胞的分化效率和速度；激活Wnt-β-catenin信號通路則顯著阻滯了ES細胞的平滑肌分化，而抑制Wnt-β-catenin信號通路明顯促進平滑肌分化。闡明胚胎幹細胞廣泛表達喪失和平滑肌特定限制性表達譜獲得的過程及其分子機理是重要的科學問題，發現廣泛表達調控因子Aire特徵性的表達於ES細胞上和ES細胞異質性的基礎上，發現了Aire調控ES細胞自我更新及廣泛表達的Lin28通路。間充質幹細胞是包括平滑肌在內的多種間質細胞譜系的前體細胞，根據已有的文獻報導和我們的研究均證明間充質幹細胞可以向平滑肌分化的證明，研究獲得的大鼠間充質幹細胞表面蛋白質組學數據，綜合分析了胚胎幹細胞和間充質幹細胞的表面蛋白質組，揭示了胚胎幹細胞到間充質幹細胞基因廣泛表達到限制性表達的規律，這些研究為進一步解析ES向平滑肌分化中間過程的分子機理提供了重要的基礎。