項目名稱-干細胞分化表觀遺傳學調控及其治療糖尿病應用基礎研究-首席(編輯修改稿)
2024-11-10 06:34 本頁面
【文章內容簡介】 在治療腎臟疾病的可行性（ Stem Cells Dev. 2020）（圖 7圖 9）。 A B C 圖 7：成體干細胞體外誘導能分化成腎上皮細胞 圖 8：成體干細胞靜脈移植 后能歸巢到損傷腎組織 圖 9：干細胞移植后體內分化為腎小管上皮細胞 B. 開展干細胞分化表觀遺傳學調控機制研究的可行性分析 大量的試驗證據(jù)表明：與終末分化的體細胞不同，干細胞和組織前體細胞內組蛋白修飾和核小體重塑占核心地位，最新研究組蛋白 H3 第 4 位和第 27 位賴氨酸的三甲基化修飾并存，推測這種 bivalent 修飾可能使基因處于一種易于被轉錄的狀態(tài)。本項目團隊已經鑒定早期中胚層干細胞關鍵的多胚層轉錄因子具bivalent 修飾，為開展多系分化誘導研究奠定了基礎。 Ⅰ . 已發(fā)現(xiàn)組蛋白修飾對胰 /腎祖細胞分化過 程的生物學效應機制 本項目團隊最新發(fā)現(xiàn)作用于 H3K27me3 去甲基化酶 UTX 與異染色質蛋白HP1 相互作用（圖 10a）。初步結果顯示 這種相互作用似乎抑制 UTX 的去甲基化酶活性 (圖 10b, c)。由于 HP1是一個異染色質組蛋白標志性 marker H3K9me2/3的識別結合蛋白，而 H3K27me3 不但是一個轉錄抑制標志，還是細胞身份 /記憶過程的關鍵性組蛋白修飾，已有結果提示細胞保護自身身份的一種表觀遺傳機制：即細胞對自身身份的維持通過一個 H3K27me3/H3K9me3 雙保險的機制。但目前其生物學效應尚不明確 。本項目將圍繞組蛋白修飾在胰 /腎祖細胞分化過程中這一相互作用發(fā)揮其生物學效應展開深入研究。 圖 10： H3K27me3去甲基化酶 UTX與 HP1相互作用抑制 UTX去甲基化酶活性 Ⅱ . 發(fā)現(xiàn)了新的染色質調控因子 基于本項目團隊以前鑒定過 3個新的組蛋白去甲基化酶的工作經歷（ Nature. 2020. 447(7144):6015.），在發(fā)現(xiàn)和尋找新的染色質調控因子方面已經積累了經驗。因此，本項目將繼續(xù)在發(fā)現(xiàn)和尋找如下未知的組蛋白 /染色質調控因子方面開展工作：組蛋白甲基化修飾結合蛋白、新的組蛋白去甲基化酶、染色 質重塑因子。以期豐富對表觀遺傳學調控的全貌認識，為找到并鑒定出胰 /腎祖細胞分化過程中發(fā)揮重要作用的染色質調控因子打下了良好基礎。 C. 干細胞體內功能分析評價技術的可行性分析 分析評價干細胞移植治療糖尿病后在受體內的生物學功能，必須結合干細胞的標記和示蹤。目前本項目團隊已經利用分子影像方法進行了干細胞治療功能評價的初步研究。 Ⅰ . 生物熒光與 GFP融合基因的分子影像技術 本項目團隊構建了以泛素（ ubiquitin）啟動子表達螢火蟲熒光素蛋白 (firefly luciferin, Fluc)、綠色熒光蛋白（ GFP）和胸苷激酶（ ttk）基因表達融合蛋白的慢病毒載體。利用 Fluc和 ttk 可監(jiān)測轉化的細胞在活體動物內的存活情況，并且 ttk基因可用于大動物成像和基因治療的載體；在實驗終末期，通過組織切片并利用熒光顯微鏡驗證 GFP+細胞在體內功能作用。同時利用分子影像技術（ PET、 MRI、 CT）等監(jiān)測干細胞移植后器官的功能（ PLoS ONE, 2020。 Stem Cells, 2020。 J Mol Cell Cardiol, 2020。 圖 11）。 圖 11： Fluc和 GFP融合基因標記人 hES細胞后可進行體內外成像 Ⅱ . 報告基因的 PET成像技術 干細胞通過慢病毒載體轉導報告基因胸苷激酶 (ttk)，正電子發(fā)射計算機斷層掃描 (Positron emission tomography, PET) 能監(jiān)測細胞的存活和遷移。通過注射PET 顯像劑 18FFHBG (9[(4氟 )3羥基甲基丁基 ]鳥嘌呤 )可以較好地顯示細胞存在，結合 18FFDG (18Ffluoroethyl2deoxyDglucose， 18F脫氧葡萄糖 ) PET掃描，可以較好的對移植細胞進行解剖學定位（ J Mol Cell Cardiol, 2020。 Cloning Stem Cells, 2020。 圖 12）。 圖 12： 18FFHBG和 18FFDG 的 PET成像監(jiān)測體內細胞存活 Ⅲ . 納米鐵粒子標記干細胞技術 利用磁共振成像（ Magic resonance imaging, MRI），通過對干細胞標記在體外標記鐵納米顆粒（ Feridex），可以監(jiān)測干細胞在體內的過程（ Stem Cells， 2020；圖 13），為體內有效評價干細胞歸巢、分化、再生、修復等奠定了良好基礎。 圖 13： MRI監(jiān)測納米鐵離子在體內過程 D. 干細胞治療糖尿病安全性、有效性研究的可行性分析 為進一步探討誘導分化后得到的特異性干細胞在糖尿病及其并發(fā)癥糖尿病腎病治療的有效性和安全性研究方面，需要具備動物模型和相關有效性、安全性評價的經驗。本項目前期已經完成了國內首個干細胞技術產品的安全性、有效性研究：以嵌合模型建立異基因成體干細胞移植技術，提出并建立了 亞全能干細胞 再生修復新方法；利用成體干細胞進行了多靶點組 織的干細胞治療，用于修復造血損傷、神經系統(tǒng)損傷、心血管疾病損傷、減輕肝臟進行性損傷、肺損傷、肌肉損傷；克服了成體干細胞應用前的 5大關鍵技術（質、量、途徑、耐受、功能），發(fā)明建立了成體干細胞體外規(guī)模化制備技術工藝及干細胞臨床前應用技術；建立了成體干細胞體外規(guī)模化制備工藝技術流程和功能評價體系，制定出干細胞（藥物）產品的質量控制標準和 SOP 操作規(guī)范體系；已建立大、小動物模型平臺，掌握了制作相關疾病動物模型的技術，研制出我國第一個干細胞新藥 ——“骨髓原始間充質干細胞 ”，獲得了國家食品藥品監(jiān)督管理局（ SFDA）臨床 試驗批件（ 2020L04793， 2020L01037）（圖 14），并已完成安全性、有效性臨床試驗，驗證了成體干細胞技術應用于治療重大組織器官損傷性疾病時良好安全可控性和有效性。 圖 14：干細胞新藥國家 SFDA臨床試驗批件（ 2020L04793） 四、年度計劃 研究內容 預期目標 第
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