利用化学小分子实现人胚胎干细胞多能性状态的转化*
2014-03-18欧阳琦杨青青周晓樱卢光琇胡维新
欧阳琦,杨青青,周晓樱,林 戈,卢光琇,胡维新
(中南大学 a.生命科学学院;b.生殖与干细胞研究所,湖南 长沙410078)
小鼠胚胎干细胞依据其来源的发育阶段以及细胞的生物学特性可分为两类:一类是传统意义上的胚胎干细胞(mouse embryonic stem cells,mESCs),来源于植入前囊胚的内细胞团,处于原始多能性状态(naive)[1];一类是上胚层干细胞(mouse epiblast stem cells,mEpiSCs),来源于植入后胚胎的上胚层,处于始发态的多能性状态(Primed)[2]。这两类小鼠多能性干细胞从克隆形态、分化能力、维持自我更新的信号通路、表观遗传学特征以及单细胞生长能力等方面都存在明显不同。mESCs克隆形态紧密,呈鸟巢状隆起,三维生长;依赖LIF/stat3信号通路的活化来维持不分化状态;雌性mESCs具有两条活化的X染色体;能够耐受酶消化进行单细胞传代,有利于基因定点改造和筛选。而mEpiSCs培养时克隆形态扁平,二维生长;其不分化状态的维持依赖bFGF和Activin A/Nodal信号通路;雌性mEpiSCs通常失活一条X染色体;单细胞传代效率低,难以进行基因定点改造操作。此外,mESCs具有更为完整的多能性,将mESCs注射到宿主囊胚腔内能够整合并参与后者的发育过程,形成嵌合体小鼠,并能分化为生殖细胞而实现生殖系的传递。而mEpiSCs只具备部分多能性,虽然能够向三个胚层的细胞分化,但不具有形成嵌合胚胎的能力,也基本无法实现生殖系的传递。以往常规“bFGF+Activin A”培养体系下分离的人胚胎干细胞(human ESCs,hESCs)在生物学特性上更接近于mEpiSCs,即处于始发态多能性[3,4]。因此,单细胞传代效率低以及嵌合能力低等特性将在一定程度上限制了hESCs在基础和临床研究领域更广泛的应用。……
