SP6调控人扩展潜能干细胞向滋胚层干细胞分化的作用和机制研究
批准号:
32070869
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
高学飞
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:
高学飞
中文摘要
人类滋胚层干细胞(TSC)是从早期胚胎中的全能细胞分化而来,其持续分化产生的滋胚层终端细胞是构成胎盘的主要细胞群。人扩展潜能干细胞(EPSC)具有早期胚胎细胞的全能性特征,可高效分化至TSC,因此是研究TSC特化机制的理想模型。本项目前期通过人转录因子CRISPR高通量筛选发现:SP6在EPSC向TSC分化过程起调控作用。敲除SP6可使EPSC向TSC分化受阻,而过表达SP6则促进这一进程。进一步实验证明,SP6可以结合在KRT7等滋胚层发育相关基因的转录起始调控区。因此我们认为,SP6可以单独或者和其他滋胚层特化相关因子协同,调控滋胚层谱系相关基因的表达和相应细胞谱系的命运决定。为验证这一设想,本项目拟通过“蛋白-DNA”结合高通量测序、细胞转录组学、ATAC-seq等技术手段,结合转录因子功能研究方法,对SP6在TSC分化形成过程中的调控功能和分子作用机制进行揭示。
英文摘要
Human trophoblast stem cells (TSCs) are differentiated from totipotent cells in early human embryos, and terminal descendant trophoblast cells produced by continuous differentiation of TSCs are the main cell populations constituting the human placenta. As human expanded potential stem cells (EPSCs) have the totipotent characteristics of early embryonic cells and can efficiently differentiate into TSCs, they are an ideal model for studying the processes and mechanisms of TSC specialization. We have screened the human transcription factor group with CRISPR/CAS9 and found that SP6 plays an important role in the process of EPSC to TSC differentiation. Knocking-out of SP6 can block the differentiation of EPSC to TSC, while overexpression of SP6 promotes this differentiation process. Further experiment proves that SP6 can bind to the transcription initiation regulatory region of genes related to trophoderm development, such as KRT7. Therefore, we propose that SP6 regulates the expression of genes related to trophoblast development and thus the differentiation of corresponding cell lineages in synergy with other factors. This project intends to use "protein-DNA" analysis, transcriptomics, ATAC-seq and other technical methods, combined with transcription factor function analysis, to reveal molecular mechanisms of SP6 in regulating TSC formation. This study helps to clarify the specialization and differentiation of human TSCs, and provides the theoretical basis for the prevention and treatment of placental-related diseases.
人胎盘祖细胞滋养细胞(Cytotrophoblast, CT)的定型和分化对于人类成功妊娠至关重要,但对其潜在机制仍知之甚少。本研究首先通过对第一孕期胎盘中的滋养层细胞进行免疫组化、单细胞测序数据等分析,证明转录因子SP6在人胎盘CT细胞中高表达,且这一蛋白在小鼠的多能滋养层祖细胞中不表达或低表达,说明SP6是人类物种特异性滋养层谱系转录因子。本项目使用了人类多能干细胞诱导分化为模型,证明分化进程中产生的SP6阳性细胞在转录特征和功能上接近于人胎盘CT细胞。利用CRISPR/CAS9介导的基因敲除我们发现:SP6基因缺失可导致CT细胞的产生以及滋养层干细胞(Trophoblast stem cell, TSC)的维持出现障碍,这表明SP6可以控制CT的产生和TSC的建立。通过转录组分析并结合细胞生物学、分子遗传学等实验,我们发现只有过表达msh同源框蛋白2(MSX2)可以逆转由SP6缺失所导致的CT和TSC的建立缺陷,由此我们确定MSX2是SP6介导这些事件的下游效应基因。为进一步探究SP6-MSX2调控轴的机制,课题组利用蛋白质谱以及DNA免疫共沉淀测序等实验,发现SP6与组蛋白乙酰转移酶P300相互作用。这一相互作用可直接改变MSX2等基因调节元件上的H3K27ac修饰状态。已知H3K27ac修饰在基因转录激活进程中起重要作用,由此本研究得出结论:SP6通过招募P300到MSX2等基因的调控序列,以此改变DNA上组蛋白H3K27ac的表观遗传修饰,进而激活靶基因转录并促进CT细胞命运决定和TSC多能性状态的维持。这些结果为完善人滋养细胞早期分化调控网络提供了理论基础,并为胎盘源性疾病的治疗和预防提供有力的支持。
ANXA3调控人类滋胚层干细胞自我更新和分化的作用和机制研究
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2022
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负责人:高学飞
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依托单位:
TFAP2C-HOPX互作调控人类滋胚层干细胞特化的功能和作用机制研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:54万元
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批准年份:2022
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负责人:高学飞
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依托单位:
国内基金
海外基金