胚胎干细胞向中内胚层分化的早期命运决定机制
批准号:
32070865
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
王琼
依托单位:
学科分类:
干细胞应用
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王琼
中文摘要
胚胎干细胞是一类具有自我复制和无限扩增能力的多向潜能细胞。其在临床上有广泛的应用前景。然而如何提高干细胞替代疗法的安全性和高效性是目前临床应用的难题。因此,理解干细胞早期分化命运决定机制是掌握其分化功能的前提条件。我们的预实验提示,关键中内胚层基因的特定增强子是接收分化信号,并整合表观遗传和信号调控的首要元件。我们假设中内胚层分化信号首先通过“开关”因子传递到这些特定增强子上。被活化开放的增强子进而激活蓄势待发的启动子,最终启动中内胚层基因的表达。本研究将以Eomes、T和Gsc等关键中内胚层基因作为研究模型,致力于阐明胚胎干细胞向中内胚层分化的早期命运决定机制,寻找早期分化的“开关”蛋白,探索开关信号通路和表观遗传网络,以及二者相互作用的机制。该研究有望揭示多能性和分化调控之间的命运决定机制,从原理上掌握如何正确“打开”与“关闭”胚胎干细胞的分化功能,势必推进干细胞在临床上的应用。
英文摘要
Embryonic stem cells (ESCs) are pluripotent stem cells as they can self-renew and differentiate into cells of all three germ layers, shown by teratoma and embryoid body (EB) formation. Since ESCs have the ability to differentiate into clinically relevant cell types, there is tremendous interest in using these cells both in basic biological research and in transplantation medicine. However, how to improve the safety and efficiency of stem cell replacement therapy is still a challenge. Therefore, understanding the early fate-determination of ESCs is a prerequisite for mastering ESCs’ differentiation function. .. Our preliminary experiments suggest that specific enhancers of key mesendoderm genes are the primary elements receiving differentiation signals, as well as integrating epigenetic regulation and signal transduction. We hypothesize that mesendoderm differentiation signals are first transmitted to these specific enhancers through "switch" factors, which then activate poised promoters to initiate expression of mesendoderm genes. In this study, key mesendoderm genes such as Eomes, T and Gsc are used as research models. We will explore the mechanism of ESCs’ early fate-determination towards mesendoderm, clarify the interaction of epigenetic regulation and signal transduction networks. This work will help us understand how to correctly “turn on” and “turn off” the differentiation function of ESCs, which will finally promote the clinical application of stem cells.
理解干细胞早期分化命运决定机制是掌握干细胞分化功能的前提条件,更是促进干细胞在临床上应用的关键。这一过程发生在胚胎体内且受到多种因素的影响,至今仍是未解之谜。在这个四年里,本项目以小鼠胚胎干细胞和小鼠为模型,利用多组学分析、干细胞生物学和分子生物学等多种方法,旨在发现决定干细胞向中内胚层分化的命运调控网络,以及在中内胚层组织发育分化和疾病中的调控机制。. 课题按照研究计划和研究目标实施,进展顺利,并取得了如下成果:.1. 作为通讯作者共发表科技论文4篇,其中标注受本项目资助的SCI论文2篇(Nature Communications)、中文核心期刊2篇 (上海交通大学学报)。.2. 对于干细胞的命运调控机制提出新理论3项:1)阐明了TGFβ-Smad信号通路与DNA甲基化等表观遗传修饰协同调控小鼠胚胎干细胞命运的决定机制,并提出胚胎干细胞在原始态-始发态-分化过程中的分步调控模型(最后通讯作者,Nature Communications 15:10123,);2)揭示了SMAD2 和SMAD3 在调控人胚胎干细胞多能性和分化命运中的功能差异(最后通讯作者,上海交通大学学报, 2022);3)与章永春教授合作发现Jag1/2-Notch信号通路缺失会干扰中内胚层衍生组织前肠的稳态:打破前肠基底干细胞的增殖和分化的平衡,破坏食管和前胃的鳞状上皮分化,并加速鳞状细胞癌的发生(共同通讯作者,Nature Communications 15:4124,2024b)。.3. 建立干细胞分化报告工具1项。我们成功构建中内胚层基因的双荧光报告细胞系Eomes:mCherry;T:GFP(E14Eomes:mCherry-T:GFP),为研究干细胞的命运调控提供了有力的工具(最后通讯作者,上海交通大学学报, 2023)。.4. 参与国内外学术研讨会5次,口头报告邀请4次,墙报1次。.5. 在项目执行期间,培养2名硕士研究生顺利毕业。.6. 组织了3次实验室开放日活动,并有7份项目成果介绍和新闻报道。.7. 研究工作“TGFβ-Smad信号与DNA甲基化协同调控干细胞的始发态和分化”荣获“第十六届全国医药卫生青年科技学术会议”基础医学组一等奖。
TGFβ-SMAD信号通路对干细胞分化的调控机制
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批准号:31771512
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项目类别:面上项目
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资助金额:63.0万元
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批准年份:2017
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负责人:王琼
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依托单位:
国内基金
海外基金