雄原核因子促進體細胞克隆胚胎髮育潛能的機制探索

《雄原核因子促進體細胞克隆胚胎髮育潛能的機制探索》是依託同濟大學，由劉文強擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：雄原核因子促進體細胞克隆胚胎髮育潛能的機制探索
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉文強
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

體細胞核移植可以獲得核移植胚胎幹細胞（ntESC）和克隆動物。但是目前克隆效率還很低，ntESC的建系效率也遠低於正常受精胚胎。DNA甲基化是影響克隆胚胎基因表達和發育的關鍵因素之一，我們前期研究發現小鼠克隆胚胎DNA甲基化水平明顯高於正常胚胎。而合子雄原核能有效去除供體細胞的DNA甲基化修飾，且增加一個雄原核可以顯著提高克隆胚胎的體內外發育能力(Liu W et al. Cell Reports, 2014)。在本申請中我們將首先檢測增加或去除雄原核的克隆胚胎DNA甲基化水平，並進一步檢測其對克隆胚胎基因表達的影響。通過對基因組甲基化和表達的相關性分析，揭示雄原核提高克隆胚胎髮育的分子機制。通過向卵母細胞中注射雄原核特異性的DNA去甲基化相關因子的mRNA，在DNA甲基化、基因組表達模式、克隆胚胎體內外發育和建立ntESC方面驗證其對克隆胚胎髮育的影響，為提高核移植效率提供理論基礎。

結題摘要

體細胞核移植（somatic cell nuclear transfer, SCNT），是指將供體細胞核經顯微操作移入去核的卵母細胞中，組成重構胚胎並使之發育成新動物個體的技術，是一種高效、快速地使細胞獲得多能性的方式。然而，這個過程是非常低效的，大多數克隆胚胎阻滯在特定的發育階段。通過對SCNT胚胎進行胚胎活檢並結合單細胞測序，我們得到了具有不同發育命運胚胎的的全基因組DNA甲基化和RNA轉錄圖譜。通過系統分析具有不同發育潛能的SCNT胚胎中差異表達基因的DNA甲基化狀態和表達水平，我們發現Kdm4b和Kdm5b這兩種組蛋白去甲基化酶未被激活，分別導致克隆胚胎在2-細胞階段和4-細胞階段停滯。SCNT過程中Kdm4b和Kdm5b異位表達可清除H3K9me3屏障，恢復轉錄譜，使囊胚發育效率提高95%以上。此外，這些克隆的胚胎可以更高效地進行核移植胚胎幹細胞的誘導及克隆動物的出生。我們的研究表明，組蛋白和DNA甲基化重編程對SCNT胚胎的發育至關重要，為進一步完善治療性克隆提供了重要線索。