Wnt3a蛋白對(duì)小鼠胚胎干細(xì)胞多能性維持以及誘導(dǎo)多能干細(xì)胞重編程效率的影響.pdf

1、Wnt信號(hào)通路在調(diào)控胚胎分化與干細(xì)胞多能性維持等生物學(xué)過(guò)程中發(fā)揮重要作用。該信號(hào)通路通過(guò)胞外蛋白與細(xì)胞表面受體的結(jié)合起始一系列復(fù)雜的胞內(nèi)信號(hào)，從而調(diào)控相關(guān)基因的表達(dá)。Wnt信號(hào)通路控制著許多與多能性維持相關(guān)基因的表達(dá)，對(duì)于干細(xì)胞多能性的維持與體細(xì)胞誘導(dǎo)重編程具有有一定的促進(jìn)作用。然而，Wnt信號(hào)通路在維持和誘導(dǎo)干細(xì)胞多能性時(shí)對(duì)于表觀遺傳修飾基因的調(diào)控作用目前還不清楚。本研究旨在以小鼠胚胎干細(xì)胞(ESCs)和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSCs)為

2、研究對(duì)象，利用L-Wnt3a細(xì)胞向胞外分泌Wnt3a蛋白這一功能，通過(guò)制備其飼養(yǎng)層或條件培養(yǎng)液，進(jìn)行ESCs培養(yǎng)或iPSCs誘導(dǎo)，系統(tǒng)探討Wnt3a信號(hào)通路對(duì)于胚胎干細(xì)胞多能性維持，誘導(dǎo)干細(xì)胞多能性的獲得，以及相關(guān)表觀遺傳修飾基因的表達(dá)調(diào)控作用。
　　結(jié)果顯示，使用L-Wnt3a細(xì)胞飼養(yǎng)層培養(yǎng)ESCs可以很好的維持ESCs的形態(tài)，該ESCs表達(dá)堿性磷酸酶等多能性相關(guān)基因，能夠在體外分化形成類胚體和畸胎瘤。進(jìn)一步檢測(cè)表觀遺傳修飾和W

3、nt3a信號(hào)通路相關(guān)基因的表達(dá)顯示，組蛋白H3K36me2的甲基轉(zhuǎn)移酶kdm2b的轉(zhuǎn)錄水平顯著提高，H3K9me甲基轉(zhuǎn)移酶suv39h1的轉(zhuǎn)錄水平顯著下降。此外，DNA羥甲基化酶tet1的表達(dá)水平顯著下調(diào)，chd1與parp1的轉(zhuǎn)錄無(wú)顯著變化。Wnt3a信號(hào)通路調(diào)控基因cd31與Wnt通路抑制基因dkk1的表達(dá)顯著上調(diào)，stat3的表達(dá)顯著下降，而birc5轉(zhuǎn)錄水平無(wú)明顯變化。
　　當(dāng)在無(wú)飼養(yǎng)層條件培養(yǎng)ESCs時(shí)，L-Wnt3a細(xì)

4、胞條件培養(yǎng)液可顯著維持ESCs的克隆形態(tài)，而傳統(tǒng)干細(xì)胞培養(yǎng)液中培養(yǎng)的ESCs克隆發(fā)生明顯分化。L-Wnt3a細(xì)胞條件培養(yǎng)液培養(yǎng)的ESCs的多能性基因sox2、oct4、nanog以及表觀修飾基因parp1、kdm2b的轉(zhuǎn)錄水平都顯著高于對(duì)照組ESCs培養(yǎng)液培養(yǎng)的ESCs。而這兩組細(xì)胞的Wnt信號(hào)通路基因的表達(dá)則沒(méi)有出現(xiàn)顯著改變，相比分化較嚴(yán)重的MEF培養(yǎng)液培養(yǎng)的ESCs，兩組細(xì)胞cd31和birc5的轉(zhuǎn)錄水平相對(duì)較高。此外，L-Wnt3

5、a細(xì)胞條件培養(yǎng)液培養(yǎng)的ESCs能夠較好的維持干細(xì)胞的多能性，體外分化形成的類胚體表達(dá)更高水平的三胚層標(biāo)記基因，并體內(nèi)分化形成畸胎瘤。
　　本研究顯示，Wnt3a信號(hào)通路會(huì)顯著促進(jìn)ESCs多能性的維持并上調(diào)與ESCs多能性維持相關(guān)的表觀遺傳修飾基因的表達(dá)。進(jìn)而，該信號(hào)通路顯著促進(jìn)小鼠iPSCs的誘導(dǎo)，并顯著上調(diào)與多能性調(diào)控相關(guān)的表觀遺傳修飾基因的表達(dá)。本實(shí)驗(yàn)證實(shí)，Wnt3a信號(hào)通路不但對(duì)多能性基因轉(zhuǎn)錄有顯著的調(diào)控作用，而且也影響與多