《Wnt信號通路在後腸內胚層發育過程中的機理研究》是依託復旦大學，由林鑫華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：Wnt信號通路在後腸內胚層發育過程中的機理研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：林鑫華
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目利用人胚胎幹細胞向腸組織細胞定向分化模型，研究Wnt信號通路在後腸內胚層建立過程中的調控機制。Wnt濃度梯度的形成在內胚層前後軸的建立過程中起關鍵作用，高水平Wnt信號促進後腸內胚層的形成，但分子機制尚不清楚。我們結合ChIP-seq和RNA-seq技術鑑定了後腸內胚層形成過程中Wnt信號靶基因。初步研究表明，Wnt信號通過下游效應因子TCF4直接調控後腸內胚層特異標誌蛋白CDX2和膜蛋白受體APLNR的轉錄激活。Wnt信號不僅可以通過CDX2決定後腸內胚層細胞命運，而且還可能通過APLNR信號參與內胚層細胞遷移。另外，我們發現通過對Wnt信號下游BMP信號的精細調控能顯著提高分化效率。本項目將結合細胞生物學和生物化學手段，深入研究CDX2，APLNR和其它Wnt信號靶基因在後腸組織形成中的功能，闡述Wnt信號對後腸內胚層建立的調控機制。本項目的實施將為相關人類腸道疾病提供新的思路。
結題摘要
內胚層發育缺陷導致的先天缺陷病發病率很高（如腸道炎症性腸克羅恩病，慢阻肺等），我們對內胚層的發育及其細胞譜系建立的機制研究仍然很少。本項目通過建立體外胚胎幹細胞向後腸體外定向誘導分化體系，探究了Wnt信號通路濃度梯度建立對後腸內胚層建立的調控機制。 Wnt信號抑制引起培養體系表現出顯著的形態變化和腸類球體內側上皮層細胞的命運從CDX2+轉變為SOX2+。我們通過RNA-seq對分化過程中受Wnt信號調控的基因進行篩選，共找出240個Wnt信號上調的基因和2023個Wnt信號下調的基因。通過層次聚類和IPA分析，我們發現不同類別的基因表現出很大的功能差異，例如，Wnt上調的基因主要與促進消化道或肌肉系統發育相關，而Wnt下調的基因主要與抑制神經或免疫系統發育相關。此外，GO分析提示Wnt信號可促進細胞黏附過程，並激活Hh信號，反過來，Hh信號也可通過正反饋的方式促進Wnt 配體基因的表達。對RNA-seq篩選出的由Wnt信號調控的基因進行功能分析，提示Wnt信號可促進側板中胚層和內胚層同步分化，並抑制向其它胚層分化的多潛能性。並且我們可通過ChIP-seq分析篩選出可能參與後腸形態發生過程的TCF7L2靶基因。接下來，我們將這些基因和由Wnt信號調控的基因相比較，共找到83個受Wnt信號直接調控的基因，其中包含後腸特異表達基因CDX2和一些與胚胎形態發生相關的基因（如MSX1、MSX2、LEF1、T和PDGFRB）。 本研究通過RNA-seq和ChIP-seq分析得到一系列Wnt信號直接或間接調控的基因。對這些基因分子特性的分析也進一步說明Wnt信號通過多種轉錄調節方式參與hESC向後腸的分化過程。對這些基因特性的分析也進一步說明Wnt信號不僅能直接促進與後腸形態發生相關的中胚層和內胚層的分化，還可通過協調中胚層和內胚層之間的相互關係促進後腸形成。後腸內胚層體外誘導體系的建立將為研究內胚層發育機制提供良好的模型，對分子機制的深入理解也必將推動人胚胎幹細胞體外誘導體系的進一步完善。
