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我区省部共建国家重点实验室取得新成果:揭示ZGA-regulator在体细胞重编程中作用机制
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发布时间:2021-01-12 15:09:47.863     文章来源:基础研究处    作者:胡红波     浏览次数:



   近日,省部共建草原家畜生殖调控与繁育国家重点实验室的李光鹏教授课题组在《EMBO Reports》发表题为“瞬时Dux表达促进核转移和诱导多能干细胞重编程”(Transient Dux expression facilitates nuclear transfer and induced pluripotent stem cell reprogramming)的最新研究成果,该研究揭示了“合子基因组调控因子(ZGA-regulator)Dux”在体细胞核移植(SCNT)重编程中发挥重要作用。研究发现,时空特异性过表达Dux可大幅度提高克隆效率和化学小分子诱导多能干细胞的建系效率。
   终末分化的体细胞可以通过SCNT或者诱导性多能干细胞(iPS)技术,重编程至全/多能性的状态。与SCNT和iPS技术相比,化学小分子诱(CiPS)仅使用化学小分子就能使普通体细胞发生重编程,逆转为多潜能干细胞。CiPS技术不仅简单,而且不受试验材料限制及不涉及伦理方面的问题,因此CiPS具有更广泛的科研、临床及育种应用价值。然而,CiPS的诱导耗时长且效率低,如何提高CiPS的诱导效率,是化学诱导细胞重编程领域亟待解决的问题之一。
   本研究针对哺乳动物SCNT和CiPS介导的体细胞重编程效率低与克隆动物出生率低等关键科学问题,利用课题组在2018年自主研发的“胚胎ZGA实时监测系统”,结合siRNA-repressor和mRNA-inducer技术,对16种“合子基因组调控因子(ZGA-regulator)”进行筛选。
   科研团队发现,Dux在体细胞重编程的早期阶段发挥关键作用。如用CRISPR-Cas9敲除Dux,克隆胚胎将完全被阻断在2-细胞时期。只有在瞬间过表达Dux(tOE-Dux),使其符合内源Dux时空特性时,才能提高核移植重编程效率,我们将这种方法称为D-SCNT。此外,D-SCNT结合干扰DNA甲基化酶(si-Dnmts)能够进一步提高克隆动物的出生率。研究还发现,特异性过表达Dux可以显著提高CiPS的细胞重编程效率和提高干细胞的多能性,并对相关机制做了阐释。该研究首次揭示ZGA调控因子Dux在体细胞重编程中的作用机制,为干细胞的再生医学与生物工程应用提供了新的途径。

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