AXIN2对猪诱导性多能干细胞(piPSCs)的调控作用

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猪作为一种重要的经济动物,也是器官移植的理想供体,然而其多能干细胞仍未完全成功建系。诱导性多能干细胞(iPSCs)是通过成熟体细胞重编程获得的细胞类型,在生物学特性、分化潜能、基因表达等方面均与胚胎干细胞相似,同时其供体细胞广泛,在生物研究和临床使用上更有优势。然而目前已有的猪诱导性多能干细胞(piPSCs)面临巨大的问题:如其多能性需要依赖外源基因的表达、所建立的piPSCs细胞系对培养条件的变化非常敏感,某些功能依赖于培养体系中的小分子抑制剂及较低的嵌合效率。因此猪诱导性多能干细胞的建立及机制研究仍富有挑战性,另外对培养条件要求颇高等一系列问题始终限制着piPSCs的研究进展。众多研究者认为如何优化培养体系,如何通过调控各信号通路的作用获得na?ve态的piPSCs是十分重要且关键科学问题。随着对干细胞培养体系的探究,小分子抑制剂被广泛的使用于干细胞的培养,其通过抑制蛋白质的功能激活或抑制信号通路。例如在piPSCs的培养过程中CHIR99021,SB431542,XAV939等常被添加到培养体系中用于调控信号通路。然而小分子抑制剂产生的副作用限制了其分化潜能和使用的安全性,因此我们对WNT信号通路进行研究,旨在寻找一种更为简单不依赖小分子抑制剂的培养条件。信号通路对细胞的调控是一个复杂的过程,WNT信号通路与参与多能性调控其他的信号通路又可以相互作用。因此探究WNT信号通路核心骨架蛋白AXIN在piPSCs中的调控作用并简化培养体系对piPSCs的研究有十分重要的意义。本研究从探究WNT信号通路抑制剂CHIR99021入手,发现AXIN2对WNT信号通路的抑制作用,进一步探讨AXIN对piPSCs的调控机制。本研究根据sh-RNA理论,构建干扰载体,敲低AXIN1,AXIN2在piPSCs中的表达量;以及构建过表达载体,使AXIN1,AXIN2过表达;利用qRT-PCR技术、Western blot技术、免疫荧光染色和RNA-seq技术对机制进行探索,结果如下:(1)CHIR99021(3 μmol/L)的添加影响 AXIN,尤其是 AXCN2 的表达;当培养体系中无CHIR99021添加时,piPSCs的多能性基因表达及增殖能力均受到抑制。(2)AXIN2对piPSCs的调控作用与AXIN1的调控作用不同,AXIN2影响WNT信号通路基因的表达,而AXIN1并不影响。AXIN2负调控piPSCs的生存能力和多能状态的维持能力,并且低表达AXIN2的piPSCs可在无CHIR99021的培养体系中正常培养与传代。(3)通过对RNA-seq数据的分析,我们发现AXIN2作为WNT信号通路的负调控因子,在降低表达量后,可提高其细胞周期相关基因的表达,同时降低细胞分化、细胞凋亡等相关基因的表达。该结果在AXIN2过表达细胞株内得到了验证。
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