论文部分内容阅读
精原干细胞(Spermatogonial stem cells，SSCs)是哺乳动物体内唯一一类能将遗传物质传递到子代的单潜能成体干细胞。SSCs的前体细胞原始生殖细胞(Primordial germ cells，PGCs)在发育早期仍然具有多能性，可在体外被培养成为叫作胚胎生殖细胞（Embryonic germ cells，EGCs）的多能性干细胞。胚胎后期的PGCs随着DNA甲基化模式的重新建立而逐渐丢失其多能性，并启动性别特异的基因印迹的建立。小鼠体外培养的SSCs被称为生殖系干细胞(Germline stem cells，GSCs)，能够在体外长期扩增并且维持稳定的遗传和表观遗传状态。有研究报道显示GSCs在体外能够自发或经过基因修饰转变到多能状态。但是，这一种重编程的效率很低，并且机制也不明朗。 为了提高GSCs重编程的效率，并且阐述GSCs重编程的机制，我们详细比较了GSCs和ESCs基因表达上的异同，筛选出GSCs重编程的候选基因，建立了多种将GSCs重编程到多能状态的方法。我们发现GSCs不容易用Yamanaka四因子(Y4F)完成重编程。RNA-seq结果显示多个转录因子和表观修饰因子包括Nanog和Tet1基因在内，在ESCs中的表达量显著高于GSCs。转录因子NANOG处于细胞多能性基因调控网络的核心位置，而DNA甲基化羟化酶TET1能够将5mC氧化为5hmC，并可继续催化5hmC转化为5fC和5caC。我们利用Nanog和Tet1两个基因在Y4F过表达或者P53敲降的条件下可将GSCs重编程到多能性状态。重要的是，在P53敲降的GSCs中只用一个转录因子Nanog，GSCs就可以被重编程到多能状态。为了与别的细胞来源的iPSCs区分开，我们将其命名为GSCs来源的iPSCs(GSCs-derived iPSCs，GiPSCs)。GiPSCs拥有与ESCs相似的体内和体外分化能力，体外可以分化为神经细胞、心肌细胞和生殖细胞，体内可以形成畸胎瘤和嵌合体小鼠。转录组分析结果显示GiPSCs比GSCs更接近ESCs。我们的结果不仅证明了GSCs能够用多种方法完成重编程，同时也为深入理解GSCs重编程机制提供了依据。