上海生科院揭示決定人胚胎干細胞神經分化的分子機制

閱讀次數(shù)：655 發(fā)布時間：2017/10/27 10:57:23

上海恒遠生物報道：近日來自中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所景乃禾研究組的最新研究進展，以Transcriptome analysis reveals determinant stages controlling human embryonic stem cell commitment to neuronal cells為題，在線發(fā)表在Journal of Biological Chemistry上。該研究根據(jù)人胚胎干細胞（human embryonic stem cells，hESCs）基因組表達的動態(tài)變化，將hESCs神經分化過程劃分為五個重要階段（modules），并找到了決定hESCs神經分化過程的關鍵階段以及核心決定因子。

在人胚胎發(fā)育的過程中，神經外胚層的出現(xiàn)發(fā)生在受孕第三周的末期。人胚胎干細胞神經定向分化是研究人類早期神經發(fā)育的理想體外模型，但hESCs神經分化的分子機制尚不清楚。hESCs在不添加外源因子的情況下發(fā)育分化為成熟的神經元是一個漫長而復雜的過程，這為分階段研究干細胞命運決定和人體內神經發(fā)生過程的分子機制提供了便利條件。

景乃禾研究組利用已建立的hESCs神經分化體系，在神經分化的前22天隔天收取細胞樣品，對所收取的細胞樣品進行轉錄組測序。數(shù)據(jù)分析顯示，hESCs向成熟神經元的分化過程遵從體內神經發(fā)育的規(guī)律，細胞轉錄組呈現(xiàn)顯著的動態(tài)表達變化，五個特異的性表達基因模塊（module）依次出現(xiàn)。根據(jù)這些module基因的動態(tài)表達特征，研究人員將hESCs神經分化過程分為五個階段，每個module中可鑒定出對應于特異神經分化階段的標記基因。研究還發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)GF、TGF-β、WNT、HEDGEHOG和NOTCH等重要細胞信號通路在hESCs神經分化過程中次序活化。

進一步將這一數(shù)據(jù)與已經發(fā)表的轉錄組數(shù)據(jù)進行對比分析，發(fā)現(xiàn)對應于分化至第8-10天的Module 3階段，是多能干細胞神經命運決定的關鍵時期。有趣的是，這一階段并沒有已知信號通路的活化，通過數(shù)據(jù)分析，研究人員找到了對神經命運決定起關鍵作用的轉錄因子。利用CRISPR/Cas9基因敲除技術，研究該階段關鍵轉錄因子SIX3和HESX1的功能后，發(fā)現(xiàn)它們對多能干細胞的神經命運決定是必需的。

因此，通過對分階段轉錄組的動態(tài)變化研究，研究人員從胞內基因表達和胞外信號通路兩方面對hESCs神經分化的分子機制進行了闡明，為誘導hESCs高效分化為特定神經元亞型以及相關的轉化應用奠定了基礎。恒遠生物主營科研專用：原裝ELISA試劑盒，人AB血清，胎牛血清等。我司所售產品質量有保障，歡迎有需求的新老顧客前來咨詢選購！