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2i调控Dux促进小鼠胚胎干细胞分化潜能的分子机制研究

批准号:
32070857
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
陈嘉瑜
依托单位:
学科分类:
干细胞基础研究
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈嘉瑜

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
2i(Meki和Gsk3βi)有利于维持小鼠胚胎干细胞的原始态多能性。然而,近期却有研究发现,长期2i处理可导致不可逆的染色体及表观遗传改变,并削弱细胞体内发育潜能。但是这些研究却存在诸多问题,例如将体系中多个变量的置换,仅归结于2i的作用;缺乏客观、可定量的体内发育潜能研究;未进行多组细胞系比较研究等。申请人长期从事细胞多能性的表观遗传调控机制研究,相关研究成果发表在Nature和Cell Stem Cell(封面)等杂志。申请人前期研究已初步证明2i对转录组及表观遗传的改变是可逆的,且进一步发现了2i调控细胞多能性的一条潜在的新型调控途径。本研究将通过建立可定量分化潜能分析系统并结合多组学技术,在控制变量的基础上,系统阐明短期和长期2i处理对胚胎干细胞多能性的真正影响, 揭示2i通过抑制Dux引起的2C基因激活,从而促进小鼠胚胎干细胞体内分化的分子机制。
英文摘要
Inhibitors of Mek1/2 and Gsk3β, known as 2i, promote ground-state pluripotency of mouse embryonic stem cells (mESCs), whereas recent studies have found prolonged 2i treatment results in irreversible epigenetic and genomic changes that impair developmental potential of mESCs. However, there are certain problems in these studies. For example, the substitution of multiple variables in the culture system was only attributed to the role of 2i; there lacked objective and quantifiable studies of in vivo developmental potential of mESCs; there was no comparative study of multiple groups of cell lines. Over the past few years, the applicant’s research field was mainly focused on the epigenetic regulation of pluripotency and these scientific works have been published in journals such as Nature and Cell Stem Cell (cover article). The applicant’s preliminary studies have shown that the transcriptome and epigenetic changes caused by 2i are reversible, and a new regulatory pathway for 2i in regulating pluripotency is being revealed. In the present study, we will make full use of our newly established quantifiable in vivo differentiation analysis system and advanced multi-omics technologies, so as to systematically clarify the true impact of 2i on pluripotency of mESCs. In addition, we will reveal the molecular mechanism of how 2i promoting in vivo differentiation potential of mESCs by inhibiting Dux-induced 2C gene activation.
胚胎干细胞在基因表达调控、模式动物构建、组织细胞工程及临床转化等方面具有巨大的应用价值,其中胚胎干细胞的多能性调控的分子机制及其在体外的长期稳定培养,是干细胞领域的研究重点和难点。在本研究中,项目负责人带领团队围绕细胞多能性的调控机制,取得了三方面的研究成果:1)建立可定量的细胞潜能分析系统并结合多组学技术,系统阐明无血清体系而非2i(MEKi+GSK3bi)严重损伤胚胎干细胞发育潜能,进一步鉴定揭示BMP4可调控下游靶基因Ube2s和Chmp4b维持小鼠胚胎干细胞发育潜能,由此建立了稳定胚胎干细胞体外培养及提升发育潜能的新体系。2)鉴定组蛋白H3K9ac修饰异常是细胞全能性重建的表观遗传障碍,发现并阐明转录因子Dux可通过修复异常表观修饰,提高细胞全能性重建效率与质量,开发提高细胞命运重塑新方法;3)揭示DNA甲基化与去甲基化,H3K4me3、H3K27me3和H3K9me3组蛋白修饰,Tfap2C和Nanog等转录因子,及其互作对细胞多能性及分化的调控作用。上述研究不仅为理解细胞命运调控的分子机制提供了重要的数据支撑和理论依据,还优化了多个新技术并建立了提升细胞发育潜能的新方法和新体系。本项目相关研究成果最终发表于Cell Stem Cell和Protein Cell等学术期刊9篇;申请中国发明专利4项,其中获批1项;培养了1名硕士研究生和4名博士研究生毕业;项目负责人获国家级人才项目资助,作为主要完成人获2022北京市自然科学奖一等奖。
DNA损伤修复与表观遗传协同调控体细胞核移植胚胎发育的分子机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    陈嘉瑜
  • 依托单位:
人原始生殖细胞中的关键组蛋白修饰动态调控机制研究
  • 批准号:
    31871446
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    陈嘉瑜
  • 依托单位:
Sall4在早期胚胎发育和细胞重编程中的作用机制
  • 批准号:
    31401247
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    陈嘉瑜
  • 依托单位:
国内基金
海外基金