小鼠胚胎干细胞中2C-like细胞研究进展

小鼠胚胎干细胞(embryonic stem cell, ESC)由小鼠囊胚的内细胞团体外培养获得.小鼠胚胎干细胞可贡献到胚胎的3个胚层,但缺乏形成胚外组织的能力,因此,小鼠胚胎干细胞被认为具有多能性(pluripotent),而不是全能性(totipotent).值得注意的是,小鼠胚胎干细胞中含有少量的亚细胞群(小于1%),其基因表达模式类似2-细胞期胚胎,这一类细胞称为2-细胞期胚胎样细胞(2-cell embryo like cell, 2C-like cell).在适当的体外培养条件下,小鼠胚胎干细胞和诱导多能性干细胞(induced pluripotent stem cell, iPSC)中均会自发产生少量的2C-like细胞. 2C-like细胞具有全能性和独特的发育特性,嵌合体实验证明其可同时贡献到胚胎和胚外组织中,因此2C-like细胞可以作为体外研究全能性干细胞的理想模型.本文就2C-like细胞的发现、分子调控机制、染色质特征、激活策略以及与体细胞重编程之间的关系等进行综述.     

利用CRISPR/Cas9技术建立小鼠Bdh2、Dnmt3a和Dusp9敲除新型胚胎干细胞系

胚胎干细胞因其具有体外自我更新以及多向分化的能力,成为研究基因功能、细胞治疗和组织再生等的有力工具.胚胎干细胞的基因敲除模型在基因功能研究中起着重要作用.我们利用实验室现有的G3-AH和tWG3II-2两种胚胎干细胞系,通过脂质体转染嘌呤霉素(puromycin)标记的PX459-sgRNA载体,使用CRISPR-Cas9技术分别构建Bdh2、Dnmt3a和Dusp9敲除的胚胎干细胞系,通过基因型鉴定、PCR产物测序、qPCR和Western Blot等实验得到Bdh2、Dnmt3a和Dusp9纯合缺失的胚胎干细胞系.之后,qPCR、免疫荧光染色分别检测了Bdh2、Dnmt3a和Dusp9缺失的胚胎干细胞中多能基因、DNA甲基化相关基因和胚层分化相关基因表达变化.另外,通过嵌合体制备方法检测Dusp9基因敲除对胎儿卵黄囊(yolk sac)和胎盘(placenta)等发育的影响.实验结果表明,KO细胞系中分别敲除的基因(Bdh2、Dnmt3a和Dusp9)在mRNA水平和蛋白水平的表达均显著降低(p0.05),且不同程度地影响了DNA甲基化相关基因和胚层分化相关基因的表达.Dusp9KO嵌合体结果显示,Dusp9KO均能贡献到胎儿及卵黄囊,但是,能否贡献到胎盘尚待进一步深入探究.本研究成功获得纯合敲除Bdh2、Dnmt3a和Dusp9基因的胚胎干细胞系,为研究Bdh2、Dnmt3a和Dusp9三种基因在胚胎干细胞中的作用提供了重要依据.