mRNA诱导人iPSCs重编程体系的优化及向Naive状态转化的研究

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iPSCs(诱导多能性干细胞)在建立疾病模型、再生医学、药物的开发和研制上都有着很重要的作用,但其安全性问题一直困扰着iPSCs应用的发展。随着诱导策略的改进,mRNA诱导的方法因为没有外源基因的转入而成为了最安全有效的方法。但目前mRNA诱导体系存在重编程时间较长,过程较繁琐不易操作及费用相对昂贵等问题。针对以上mRNA诱导体系的问题我们对其进行了优化,以求建立更省时省钱以及更易操作的诱导体系。同时在现有的培养体系下探讨饲养层、小分子化合物及细胞代谢方式三个方面对人iPSCs向Naive状态转化的影响,为在本实验室平台下建立稳定的Naive状态的人hiPSCs系奠定基础。  1、优化了mRNA诱导人iPSCs的重编程体系。在原来的诱导体系(Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc mRNA)中加入Nanog mRNA, mRNA诱导的次(天)数从原来的12次(天)缩短为5次(天),减少了7次(天)的诱导,在原来基础上时间缩短了1.4倍,费用也减少了近50%。并且在重编程的早期我们直接使用了Pluriton Medium,代替需要提前制备的NuFF(human newbornforeskin fibroblasts)-Conditioned Pluriton Medium,简化了整个重编程的操作体系,使得体系更加简便和稳定有效。利用优化后的mRNA重编程平台,我们已经获得了3株可以稳定传代10代以上的且保持自我更新复制的hiPSCs株。  2、初步鉴定了hiPSCs的生物学特性。结果显示:hiPSCs具有碱性磷酸酶(AP)活性,第6/7/8/9代的hiPSCs均表达Oct4、Sox2、Nanog、 C-myc、Dapp2、 Dapp4、 Dapp5、 Gdf3、Rex1、Tret、klf4、Fgf多能性基因,同时免疫荧光检测结果表明,hiPSCs克隆表达多能性标志基因Oct4、Sox2、Nanog,以及表面特异性抗原SSEA-3、SSEA-4、Tra-181、Tra-160。  3、人iPSCs向Naive状态转化。结果显示:饲养层可以显著提高表观遗传修饰相关基因H3K4me3、H3 K9ac,表面特异性抗原SSEA-4及多能性基因Oct4、Sox2、Nanog的表达,从而促进多能性的维持及Naive状态的转化。2i/LIF可以通过对WNT和MAPK信号通路的调节,显著提高表观遗传修饰相关基因H3K4me3、H3K9ac,表面特异性抗原SSEA-4以及Naive标志基因Nanog、 Klf2、SALL4的表达,从而促进多能性的维持及Naive状态的转化。在2i/LIF的基础添加PS48可以通过加强细胞无氧糖酵解来改变hiPSCs的能量代谢方式,显著提高表观遗传修饰相关基因H3K4me3、H3K9ac,表面特异性抗原SSEA-4以及Naive标志基因Rex1、Nanog、 Klf2、SALL4、STELLA的表达,从而促进多能性的维持及Naive状态的转化。  上述结果表明我们已经建立了简单省时及节省费用的优化mRNA重编程技术平台,并且通过添加饲养层、2i/LIF及PS48三个方面促进了人iPSCs向Naive状态的转化。
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