同一星期 973首席科学家连发两篇文章(附原文) - 干细胞行业新闻干细胞之家



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细胞海洋

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发表于 2009-8-23 19:11 |只看该作者 |倒序浏览 |打印

本帖最后由细胞海洋于 2009-8-29 19:43 编辑

早年毕业于中国医科大学的金颖博士在获得北京协和医科大学/中国医学科学院的博士学位后远赴美国求学，曾在美国北德克萨斯州大学医学中心和德克萨斯大学西南医学中心进行博士后研究工作，2000年回国，现任中国科学院干细胞生物学重点实验室主任。近期其研究小组接连获得了两项研究成果。' R- L7 V7 B0 r+ |
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PARP1在小鼠胚胎干细胞分化过程中对Sox2蛋白水平及FGF4转录调控的机制研究 2 y$ ^) ^* `, F) V
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胚胎干细胞（embryonic stem cells, ESCs）来源于着床前囊胚的内细胞团,具有自我更新和发育全能性这两大特性，该特性决定了其具有巨大的研究价值和广泛的临床应用前景。近年来，由体细胞重编程为与ESCs特性相似的诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPS cells）的建立更进一步拉进了干细胞和临床疾病治疗的距离。已有的大量研究表明，转录因子Oct4和Sox2对于维持ESCs以及iPS细胞的建立都起着重要的作用，它们蛋白水平的微小改变都可以影响到其下游靶基因的正常表达，进而导致ESCs分化。然而，至今仍不是很清楚Oct4和Sox2以及其下游靶基因在ESCs及其分化过程中是如何被精密调控的。

中科院上海生命科学院/上海交通大学医学院健康科学研究所干细胞生物重点实验室高芙蓉博士研究生在导师金颖研究员的指导下，以Oct4和Sox2的一个下游靶基因，成纤维生长因子4（fibroblast growth factor 4, FGF4），的增强子的一段寡核苷酸（含有Oct4和Sox2结合序列）为饵，通过亲和层析和蛋白质质谱分析发现了一个与Oct4和Sox2共同特异性调控FGF4表达的核蛋白，PARP1。PARP1是一个NAD+依赖的多聚ADP-核糖转移酶，参与多种重要的细胞功能的调控。她们的研究发现，PARP1可直接结合于FGF4的增强子上，在ESCs分化过程中，PARP1通过对Sox2进行多聚ADP-核糖修饰，使Sox2从FGF4增强子上解离并降解，从而正调控FGF4的表达。当PARP1缺失或处于低活性时，Sox2的多聚ADP-核糖修饰降低，使得Sox2与FGF4增强子的结合多于正常水平。同时，Sox2蛋白水平也增加，最终造成FGF4的表达下降。FGF4对于ESCs诱导的分化细胞的生长或存活是必需的，而加入外源的FGF4生长因子可以部分恢复因由PARP1-/- ESCs来源的分化细胞的生长或存活的异常。该研究工作首次阐明蛋白翻译后修饰对于Sox2蛋白水平及其功能的重要调控作用，同时揭示了在ESCs分化过程中，PARP1对Sox2的蛋白水平和FGF4的转录的动态调控是必需的。这些发现有助于我们进一步阐明ESCs维持其自我更新和发育全能性的机制，并且对于研究体细胞重编程的分子机制有促进作用。

这项研究工作于2009年8月发表在《生物化学杂志》 (The Journal of Biological Chemistry)上，该研究工作得到了国家自然科学基金、上海市优秀学科带头人计划、上海市教育委员会重点学科建设项目和科学院创新项目等的支持。
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人类羊水细胞高效快速重编程为诱导多能干细胞的最新研究进展/ P1 R; W) e3 T3 n3 R0 V0 l. ^
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日本科学家Shinya Yamanaka于2006年第一次利用病毒载体将四个转录因子（Oct4, Sox2, Klf4 and c-Myc）转入分化的小鼠体细胞，使其重编程为类似胚胎干细胞的一种细胞类型, 称为诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPS cells）。与胚胎干细胞一样, iPS细胞具有自我更新和分化的全能性. iPS技术具有巨大的潜在应用价值，利用iPS技术能够获得病人或者疾病患者特异的多能性干细胞，这样可以避免移植过程中的免疫排斥问题，也绕开了人类胚胎干细胞建系所相关的伦理问题。此外，掌握疾病患者特异性iPS细胞向相应疾病中的功能细胞定向诱导的技术方法，以此作为模型研究这些疾病的发病机制，利用以上疾病模型，对现有药物做出个体化的评估，并发现新的治疗靶点和筛选新的药物，将为这些重大性疾病的基础和临床研究开辟新的研究方法和技术平台。从这一技术建立到现在，科学家已经成功地将小鼠，大鼠，猕猴，猪和人的体细胞诱导成为iPS细胞，而且诱导技术也产生了巨大的革新，如减少外源转录因子得数量，使用非整合病毒，质粒法等等都能够产生iPS细胞。最近，有报道利用体外表达蛋白的方法也可以获得iPS细胞。但是关于人类诱导多能干细胞的研究还处于起步阶段，所采用的供体细胞还仅仅局限在人包皮成纤维细胞，表皮细胞，毛囊细胞等少数细胞类型，更为棘手的是，这些细胞被重编程为iPS细胞所需要的时间比较长（16-35天），效率很低，这大大增加了在这个过程中细胞的变异风险。因此如何找到一种理想的人类体细胞来源是科学家们重点关注的问题。; X- Q: d$ N9 K5 ?) |

中科院上海生命科学院/上海交大医学院健康科学研究所金颖研究员带领的干细胞研究组与上海新华医院陈方教授合作，从孕妇产前诊断的羊水细胞中高效快速地建立了诱导多能干细胞。博士生李春亮等在金颖研究员指导下发现羊水细胞中一部分特殊类群（即高表达NESTIN, VIMENTIN and GATA4,不表达OCT4, SOX2, NANOG and TRA-1-60）在病毒介导的四种因子诱导下，感染后第二天发生形态上的显著变化，第四天出现人胚胎干细胞类似形态的克隆，第六天可以挑选后进行建系。经过统计发现，AKP阳性的未分化克隆形成率最高可达到1.525%。有趣的是当减少因子C-MYC后，三因子同样可以在第四天诱导出iPS克隆，只是AKP阳性的未分化克隆形成率稍有降低. 从三个独立的个体样本中，均能够稳定高效地诱导出iPS细胞，提示这群细胞高效发生重编程具有普遍性。对建立的八株人类诱导多能干细胞进行进一步的鉴定发现，这些细胞能够长期在体外稳定传代并保持46二倍体核型，维持自我更新，蛋白和转录水平高表达全能性的标志基因，如OCT4, NANOG, SOX2, SSEA4, TRA-1-60等，AKP染色呈强阳性。甲基化PCR联合测序法对OCT4的启动子进行分析后发现，在未分化的iPS细胞和阳性对照人胚胎干细胞中，OCT4的启动子呈现低甲基化，而在供体羊水细胞和阴性对照人包皮成纤维细胞中则呈现高度甲基化。STR分析结果证明这些诱导多能干细胞的确来自于对应供体的羊水细胞。值得一提的是,全基因组表达谱扫描结果显示，该研究所用的羊水细胞在表达谱相关性上和人胚胎干细胞非常相似, 提示这可能是它高效被重编程的原因之一。诱导多能干细胞的主要应用是分化和细胞移植，该研究组的研究人员尝试了羊水细胞来源的iPS细胞在体外和体内的分化潜能。在悬浮类胚体实验中，能得到典型的中、外、内胚层形态细胞，RT-PCR检测到了各个胚层标志物的表达。定向诱导向神经外胚层的分化中，诱导35天后，得到了高纯度的神经前体细胞。在体内畸胎瘤实验中，将未分化的诱导多能干细胞注射到免疫缺陷小鼠三个月以后能够得到良性的畸胎瘤，切片分析能找到形态典型的肌肉，肠管，神经上皮，软骨，肺上皮等三胚层来源组织或者细胞，而对照细胞即起始羊水细胞注射的各组均未发现畸胎瘤。

综上所述，该项研究第一次发现利用孕妇产前诊断的羊水细胞可高效快速建立诱导多能干细胞，重编程所发生所需要的时间（六天）为目前人类诱导多能干细胞相关报道中最短，减少了在这个过程中细胞发生变异的可能，也为重编程的机制研究以及基于新型技术探讨重编程的研究提供了理想的细胞来源。; R# p. Y, r5 v3 D5 y# w+ b
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附：' r" T) V% l) Y, I8 D

金颖3 ^* x  R8 p8 H) ?

博士，研究员，博士生导师，教授

发育生物学研究组组长

地址：重庆南路225号一号楼607室  W0 t$ C" @. u1 l' O5 j
电话：63852591
Email: yjin@sibs.ac.cn' l" C# j0 c! {! T

学习经历
1978-1983 中国医科大学医学学士' u* V) r6 A9 d
1983-1988 北京协和医科大学/中国医学科学院基础医学研究所理学博士
1988-1994 美国北德克萨斯州大学医学中心博士后# T) y) z9 X& n6 }$ O: I( M
1994-1999 美国德克萨斯大学西南医学中心博士后
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工作简历& G+ H+ v6 d  Y
2000-至今上海交通大学医学院基础医学院研究员、分子发育生物学研究室主任
2001-至今健康科学研究所干细胞研究课题组组长
2006-至今中国科学院干细胞生物学重点实验室主任& [# q2 p: `# c4 L

荣誊(证书,称号,会员)
International Society for Stem Cell Research会员
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主要成果7 l9 s& b0 @, `! d! H
1. 成功地建立起胚胎干细胞水平研究蛋白质和蛋白质-DNA之间相互作用的技术平台。利用亲和纯化及酵母双杂交等技术筛选出多个与胚胎干细胞全能性因子Oct-3/4相互作用的蛋白质，通过质谱分析发现一个新的蛋白因子Wwp2，Wwp2专一性地与Oct-3/4作用，是Oct-4的E3泛素化连接酶。利用染色质免疫沉淀等方法发现并研究了Oct-3/4的新的下游基因及Oct-3/4对基因表达调控的分子机制。! d- M6 S6 L- F3 O8 p
2. 建立正常受精及孤雌激活胚胎来源的小鼠ES细胞系，为体外研究ES细胞增殖分化提供了良好的模型；而孤雌干细胞系又有助于基因组印迹及表观遗传在发育中的作用机制的研究。
3. 建立了人的胚胎干细胞系并实现无滋养层培养和人胚胎干细胞向神经细胞的定向诱导分化。/ L" l" M& C* g4 R. i4 A
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近期主要论文

Li C, Yang Y, Gu J, Ma Y, Jin Y. Derivation and transcriptional profiling analysis of pluripotent stem cell lines from rat blastocysts. Cell Res. 2009 Feb;19(2):173-86. ; X! ?0 w/ J7 \" m6 Q0 Q

Zhong X, Jin Y. Critical roles of coactivator p300 in mouse embryonic stem cell differentiation and nanog expression. J Biol Chem. 2009 Jan 16. [Epub ahead of print] + @" W# V1 s  z, e2 W% n
) H% }2 B& l  ?5 `
Zhang Z, Liao B, Xu M, Jin Y*. (2007) Posttranslation Modification of POU domain transcription factor Oct-4 by SUMO-1. FASEB Journal. 21:3042-3051.
4 M6 U; e( @  r$ O
Hui Li, Zhihong Zhang, Beibei Wang, Junmei Zhang, Yingming Zhao, Ying Jin. The Wwp2-mediated Ubiquitination of the RNA Polymerase II Large Subunit in Mouse Embryonic Pluripotent Stem Cells. Mol Cell Biol. 2007 Aug;27(15):5296-305. & W+ x7 Z+ p1 v
3 t5 U0 r% m! d$ K7 j$ E
Wang, B.B., Lu, R, Wang, W.C., Jin Y*.(2006) Inducible and reversible suppression of Npm1 gene expression using stably integrated small interfering RNA vector in mouse embryonic stem cells. Biochemical and Biophysical Research Communications. 8;347(4):1129-1137 ( S# @6 e5 C1 \! M' F4 Z
1 n+ u- h8 T: Z
Sun BW, Yang AC, Feng Y, Sun YJ, Zhu Y, Zhang Y, Jiang H, Li CL, Gao FR, Zhang ZH, Wang WC, Kong XY, Jin G, Fu SJ, Jin Y. Temporal and parental-specific expression of imprinted genes in a newly derived Chinese human embryonic stem cell line and embryoid bodies. Hum Mol Genet. 2006 Jan 1;15(1):65-75. 9 u: S% {: I  i* z7 E# u  I

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Xu, H.M., Liao, B., Zhang, Q.J., Wang, B.B., Li, H., Zhong, X.M., Sheng, H.Z., Zhao, Y.X., Zhao, Y.M., Jin, Y*. (2004) Wwp2, an E3 ubiquitin ligase that targets transcription factor Oct-4 for ubiquitination. Journal of Biological Chemistry 279(22): 23495-503 4 }- J, y* ?! T' k1 l+ s1 s
& L. A$ C( K/ V4 @# @; p
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4楼原文感谢john8707原创提供

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