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研究发现人多能干细胞肝向分化的关键调控因子

来源:上海营养与健康研究院 2018-07-13 12:58

 

 

5月31日,国际学术期刊Stem Cell Reports 在线发表了中国科学院上海营养与健康研究院丁秋蓉与邵振研究组的合作研究成果Genetic and chemical screenings identify HDAC3 as a key regulator in hepatic differentiation of human pluripotent stem cells。该研究通过大规模遗传筛选和化合物筛选鉴定出包括组蛋白去乙酰化酶HDAC3等在内的人多能干细胞(human pluripotent stem cells, hPSCs)体外肝向分化关键调控因子。

人多能干细胞体外定向分化来源的肝脏样细胞(hepatocyte like cells, HLCs)是肝脏疾病模拟、毒理检测以及肝脏移植供体的潜在重要细胞来源。但目前得到的HLCs普遍存在成熟度不够、纯度不够的问题,限制了其在基础科学和转化医学方面的应用。

为进一步优化体外定向分化体系,促进肝脏细胞的成熟和均一化,博士研究生李爽等人在肝脏成熟标志物白蛋白(ALB)终止密码子前定点敲入绿色荧光蛋白(Venus)表达框,建立了成熟肝脏谱系标记的人多能干细胞报告株。并在此基础上,运用CRISPR全基因组敲除慢病毒文库,进行了大规模遗传筛选,鉴定出ATG7,RPS6KA2, HDAC3 等若干基因参与调节人多能干细胞体外肝向分化。同时根据筛选出的调节基因及其相关功能提示,进一步进行了有针对性的化合物文库筛选,发现一个组蛋白去乙酰化酶小分子抑制剂CI-994能显着促进HLCs的定向分化;并发现该小分子同样能抑制原代肝脏细胞体外培养过程中肝脏属性的快速丢失。全基因组敲除慢病毒文库筛选和小分子化合物库筛选都证实了组蛋白去乙酰化酶HDAC3是肝脏分化的重要调控因子,进一步的研究发现HDAC3可以与肝脏谱系关键转录因子HNF4等结合共同调节肝脏细胞分化过程。

该研究综合运用报告基因细胞株、大规模遗传筛选以及化合物筛选,建立了一个高效的体外细胞实验体系,用于研究人多能干细胞的肝脏细胞体外定向分化过程,也为研究和优化hPSCs向其他类型的细胞分化提供了一种普适而有效的方法。

该研究由李爽、研究助理李木山等在研究员丁秋蓉、邵振和博士赵永旭的指导下完成,也得到了上海营养与健康研究院研究员应浩、方靖和王慧,美国宾夕法尼亚大学教授Kiran Musunuru,东莞理工大学教授马丹军的帮助。同时,该研究得到了国家重点研发计划、中科院干细胞先导、国家自然科学基金委等的共同资助以及上海营养与健康院公共技术平台的支持。(生物谷Bioon.com)

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