李光鵬教授課題組研究揭示ZGA-regulator在體細胞重編程中作用機制
終末分化的體細胞可以通過SCNT或者誘導性多能干細胞(iPS)技術,重編程至全/多能性的狀態。與SCNT和iPS技術相比,化學小分子誘導(CiPS)僅使用化學小分子就能使普通體細胞發生重編程,逆轉為多潛能干細胞。CiPS技術不僅簡單,而且不受試驗材料限制及不涉及倫理方面的問題,因此CiPS具有更廣泛的科研、臨床及育種應用價值。然而,CiPS的誘導耗時長且效率低,如何提高CiPS的誘導效率,是化學誘導細胞重編程領域亟待解決的問題之一。 本研究針對哺乳動物SCNT和CiPS介導的體細胞重編程效率低與克隆動物出生率低等關鍵科學問題,利用課題組在2018年自主研發的“胚胎ZGA實時監測系統”,結合siRNA-repressor和mRNA-inducer技術,對16種“合子基因組調控因子(ZGA-regulator)”進行篩選。結果發現,Dux、Dppa2和Dppa4在體細胞重編程的早期階段發揮關鍵作用。如用CRISPR-Cas9敲除Dux,克隆胚胎將完全被阻斷在2-細胞時期。只有在瞬間過表達Dux(tOE-Dux),使其符合內源Dux時空特性時,才能提高核移植重編程效率,我們將這種方法稱為D-SCNT。此外,D-SCNT結合干擾DNA甲基化酶(si-Dnmts)能夠進一步提高克隆動物的出生率。研究還發現,特異性過表達Dux可以顯著提高CiPS的細胞重編程效率和提高干細胞的多能性,并對相關機制做了闡釋。 該研究首次揭示了ZGA調控因子Dux在體細胞重編程中的作用機制,時空特異性過表達Dux可大幅度提高克隆效率和化學小分子誘導多能干細胞的建系效率,為干細胞的再生醫學與生物工程應用提供了新的途徑。
內蒙古大學
2021-02-01