Werner’s综合征病人诱导多功能干细胞的端粒代谢及其机制

批准号:
31401251
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
王淑艳
依托单位:
学科分类:
C1201.干细胞基础研究
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
张愚、吴建宇、刘仲凤、付琳琳、宋宫儒、王彬
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中文摘要
体细胞通过转入特定的转录因子重编程为诱导多功能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)过程中伴随着端粒的延长和端粒酶的激活,iPSCs端粒的不稳定性会对其生物学特性的产生影响,目前有关iPSCs诱导和增殖过程中端粒复制的调控机制还不清楚。 Werner’s病人体细胞存在端粒复制功能缺陷。本研究拟选择Werner’s综合征病人皮肤成纤维细胞诱导iPSCs, 对比分析正常组、Werner’s组和转入hTERT组体细胞重编程过程中和诱导所得iPSCs的端粒长短的变化、端粒酶活性变化,及相关基因表达和诱导分化过程中基因稳定性的改变。探讨Werner’s iPS端粒代谢有无异常及其发生机制;同时观察hTERT能否全部或部分修复WRN基因缺陷导致的重编程障碍和iPSCs生物学特性异常。
英文摘要
Reprogramming of somatic cells to induced pluripotent stem cell by defined factors elongates telomere, activates TERT, and is associated with the acquisition of self-renewal capacity. Variations of telomere length in different iPSC lines have been reported, especially in premature disease specific iPSCs. However, mechanisms of telomere length regulation during induction and proliferation of iPSCs remain elusive. Werner’s syndrome (WS) is due to WRN single gene defect, and is a premature aging syndrome characterized by early onset of age-related pathologies and cancer. Telomere metabolism dysfunction plays one of most important role in WS’s Pathophysiology. In this study, we will generate WS patient-specific iPSCs using non-integrate viral vectors. An inducible vector of human telomerase reverse transcriptase (hTERT) will be introduced to WS’s fibroblast to increase reprogramming rate. Telomere length and telomerase activity of iPSCs derived from Werner’s, Werner’s with inducible hTERT, control, and control with inducible hTERT will be analyzed. Related gene expression and genome DNA stability will also be analyzed to explore the mechanism of telomere metabolism in WS’S iPSCs. The objectives of this proposal is to detect whether there is any difference between WS’s iPSCs and normal iPSCs, what is the mechanism of WS’s telomere dynamics, and whether hTERT could compensate for telomere deficiency in WS’s somatic cell reprogramming process and iPSC’s characteristics.
干细胞参与机体正常衰老过程,其功能异常与早期衰老性疾病发生有密切关系。有研究证明早衰综合征患者体内分离出来的成体干细胞能够模拟重现早衰疾病的病理特性。诱导多功能干细胞(Induced pluripotent stem cells, iPSCs)技术通过转入OCT4,SOX2,KLF4,C-myc四个转录因子,成功实现了体细胞向iPSCs的重编程,由于iPSCs具有向内、中、外三个胚层任何种类细胞分化的能力,因此这一技术为建立遗传性疾病特异性的细胞模型和遗传性疾病的精准治疗提供了可能。Werner’s(WS)综合征是由WRN基因单基因突变引起一种以早期衰老性和多发肿瘤为特点的遗传性疾病。WRN蛋白包括RecQ家族的一段高度保守的3’-5’解螺旋酶结构,在DNA重组、DNA复制和损伤修复过程中发挥重要作用。我们已知Werner’s综合征患者体细胞存在端粒复制功能的缺陷,那么这种缺陷会对重编程产生什么样的影响,是否会被iPSCs细胞继承而影响其自我更新与分化?两个研究小组曾针对存在端粒复制异常的先天性角化不良(dyskerotosis congenita, DKC)患者的iPSCs细胞进行研究,得到了相反的结论:Daley组认为通过转入OSKM四个因子进行重编程的过程可以克服DKC1基因突变引起的端粒酶功能缺陷,体细胞存在的端粒酶功能障碍在iPSCs阶段不被体现;而Artandi组则认为体细胞存在的缺陷在iPSCs阶段就会被体现出来,即DKC1缺陷的iPSCs同样存在和体细胞相似的端粒酶功能缺陷,也会因为端粒的异常变短出现复制衰减。本研究中我们针对WS患者体细胞重编程过程中端粒复制进行了研究,发现由于端粒酶诱导障碍,WS患者的成纤维细胞不能重编程为iPSCs细胞;当外源性转入hTERT后,WS细胞能够重编程为iPSCs,但重编程的效率仍然明显低于野生型。过表达外源hTERT的成纤维细胞重编程所得的iPSCs细胞表达多能性干细胞特异性抗原,并能够向内、中、外三个胚层方向分化; 但外源hTERT的关闭会导致WS-iPSCs的细胞周期和增殖速度明显低于野生型iPSCs; WS细胞的对拓扑异构酶的敏感性也明显高于对照组细胞。总之,WS-iPSCs可以部分模拟WRN基因突变导致的细胞生物学特性异常,WS-iPSCs可以作为早衰疾病细胞模型应用于早衰疾病的研究。
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
SIRT6在WRN基因突变神经元中调节DNA损伤修复和葡萄糖代谢的作用机制研究
- 批准号:81971316
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:55.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:王淑艳
- 依托单位:
国内基金
海外基金
