項目名稱-干細(xì)胞分化表觀遺傳學(xué)調(diào)控及其治療糖尿病應(yīng)用基礎(chǔ)研究-首席-資料下載頁
2024-10-05 06:34本頁面
【導(dǎo)讀】受精卵形成人體最原始的干細(xì)胞，后進入器官發(fā)育階段是連續(xù)的。器官特異性干細(xì)胞作為一個發(fā)育階段其基因表達程序又受控于細(xì)胞內(nèi)外關(guān)鍵。信號分子的調(diào)控，因此有可能按器官的胚胎發(fā)育程序誘導(dǎo)器官特異性干細(xì)胞。錄因子在決定基因是否表達及轉(zhuǎn)錄效率起重要作用。而參與其轉(zhuǎn)錄調(diào)控的組蛋白。修飾及核小體重塑尤其是組蛋白甲基化占據(jù)核心位置。向胰島祖細(xì)胞和腎祖細(xì)胞定向分化過程中起關(guān)鍵作用的特異轉(zhuǎn)錄因子這個核心，糖尿病、腎病的細(xì)胞治療提供新思路、新材料和新技術(shù)。型病損器官中移植細(xì)胞的體內(nèi)組織修復(fù)和功能重建。細(xì)胞治療體內(nèi)療效的影像學(xué)評價標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；系，2020年建立了國際上第一個基因組完全純合的人類孤雌ESC系。以上工作成果為從事ESC和成體干細(xì)胞分離鑒定、細(xì)胞生物學(xué)特征及分化。Ⅰ.本項目團隊目前已初步建立了人ESC向胰島素分泌細(xì)胞誘導(dǎo)分化體系。植試驗也已經(jīng)初步提示成體干細(xì)胞在治療腎臟疾病的可行性（StemCellsDev.
【正文】 相關(guān)基因、 microRNA 的質(zhì)粒轉(zhuǎn)染胰腺干細(xì)胞，研究這些基因、 microRNA對胰腺干細(xì)胞的影響；對得到的啟動子驅(qū)動 EGFP 表達的人 ESC 系進行 ES 特性和相關(guān)分化特性的驗證；分選細(xì)胞群用于下游相關(guān)研究；基于以上研究結(jié)果，開發(fā)新的多能干細(xì)胞向胰腺誘導(dǎo)分化方案。 2. 采用生物信息學(xué)方法全面深入分析和構(gòu)建有關(guān) sRNA 分子及其靶基因相互作用的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，篩選與干祖 細(xì)胞自我更新和定向分化有關(guān)的 sRNAs，通過對生物信息學(xué)方法篩選出的相關(guān)小 RNA的過表達或抑制，應(yīng)用定量 RTPCR 和 Westernblotting 等方法檢測sRNA/microRNA對轉(zhuǎn)錄因子表達的影響，從而獲得能夠從上游調(diào)控重要轉(zhuǎn)錄因子的小分子 RNA；應(yīng)用基因轉(zhuǎn)染、敲除以及 RNA 干擾、 Northern blot, 探針法 sRNA/microRNA熒光定量 RTPCR 技術(shù)研究、驗證這些小RNA對間充質(zhì)干細(xì)胞、胰島祖細(xì)胞，腎祖細(xì)胞自我更新和間充質(zhì)干細(xì)胞向胰島祖細(xì)胞，腎祖細(xì)胞定向分化中關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子對目標(biāo)sRNA/microRNA的調(diào)控作用，獲得參與關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)小 RNA分子。 3. 建立 ESC、 MSC 和胰腎干 /祖細(xì)胞在體內(nèi)向胰島祖細(xì)胞、腎祖細(xì)胞分化的分子影像監(jiān)測系統(tǒng)；將 ESC、 MSC 應(yīng)用于大動物疾病模型的治療。 4. 開展誘導(dǎo)后干細(xì)胞治療臨床前安全性評價研究。 1. 明確候選關(guān)鍵分子在多潛能干細(xì)胞向胰腎分化過程中的生物學(xué)功能；發(fā)現(xiàn)與胰腺干細(xì)胞密切相關(guān)的新基因；通過對關(guān)鍵調(diào)控分子的干預(yù)，進一步完善多潛能干細(xì)胞向胰腎干 /祖細(xì)胞的分化體系。 2. 篩選出 510 個與間充質(zhì)干細(xì)胞、胰島祖細(xì)胞，腎祖細(xì) 胞的自我更新和間充質(zhì)干細(xì)胞向胰島祖細(xì)胞，腎祖細(xì)胞定向分化有關(guān)的sRNAs；綜合參與轉(zhuǎn)錄因子上游調(diào)控和下游轉(zhuǎn)導(dǎo)的小RNA 分子，獲得一個由sRNA/microRNA 和轉(zhuǎn)錄因子構(gòu)成的調(diào)控胰腺和腎臟細(xì)胞分化的二維分子網(wǎng)絡(luò)。 3. 建立大動物的報告基因系統(tǒng)。 4. 建立全套誘導(dǎo)后細(xì)胞治療臨床前體內(nèi)、外安全性評價體系。 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 第 五 年 1. 開發(fā)新的多能干細(xì)胞向胰腺誘導(dǎo)分化方案。 2. 闡述胚胎干細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞向胰和腎干 /祖細(xì)胞定向分化過程中分化相關(guān)特征性 sRNA/miRNA、表觀遺傳學(xué)修飾系統(tǒng)與轉(zhuǎn)錄因子 之間相互的分子調(diào)控的三維分子網(wǎng)絡(luò)關(guān)系；使用 sRNA/microRNA病毒表達載體及化學(xué)合成的 sRNA/microRNA mimic 和inhibitor 分別上調(diào)和下調(diào)胚胎干細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞向胰和腎干 / 祖細(xì)胞目標(biāo)sRNA/microRNA的表達，解析分化過程特異的組蛋白甲基化位點、組蛋白甲基化酶和去甲基化酶以及它們復(fù)合體的組成，闡明胰腺和腎臟細(xì)胞分化過程中 sRNA/microRNA 調(diào)控組蛋白、 DNA 表觀遺傳修飾的生物學(xué)模式；應(yīng)用基因轉(zhuǎn)染、敲除以及 RNA干擾、化學(xué)藥物等技術(shù)手段，對胚胎干細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞向胰和 腎干 /祖細(xì)胞分化過程中具有重要作用的組蛋白和 DNA 表觀遺傳修飾酶進行干預(yù)， ChIP 實驗及 DNA 甲基化檢測實驗觀察 上述 分化 過程相 關(guān)的 特異sRNA/microRNA 基因的相應(yīng)組蛋白和啟動子區(qū)域的表觀遺傳修飾的變化，從而獲得特異功能性 sRNA/microRNA 上游的表觀遺傳調(diào)控因素。 3. 建立大動物報告基因和符合臨床應(yīng)用要求的分子影像系統(tǒng)。 4. 進行胰腎干祖細(xì)胞治療糖尿病及糖尿病腎病臨床前療效評價。 1. 進一步完善多潛能干細(xì)胞向胰腎干 /祖細(xì)胞的分化體系。 2. 整合并驗證組蛋白和DNA 的表觀遺傳修飾與sRNA/microRNA 之間的相互調(diào)控網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。通過對前述三個分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的分析、總結(jié)，最終闡明在胚胎干細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞向胰和腎干 /祖細(xì)胞分化過程中，以關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子為核心， sRNA/microRNA 和組蛋白、 DNA 表觀遺傳修飾系統(tǒng)參與組成的三維分子網(wǎng)絡(luò)。 3. 提出干細(xì)胞治療的臨床療效評價標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，開發(fā)出具有臨床應(yīng)用價值的干細(xì)胞治療影像學(xué)評價標(biāo)準(zhǔn)化方案規(guī)范。 4. 明確誘導(dǎo)后胰腎干祖細(xì)胞治療糖尿病腎病動物模型的有效性。 一、研究內(nèi)容 主要研究內(nèi)容包括： 1. 多潛能干細(xì)胞生物學(xué)特性和誘導(dǎo)分化研究： 根據(jù)細(xì)胞的胚胎發(fā)育程序，以 ESC和具多胚層分化潛能的成體干細(xì)胞群作為種子干細(xì)胞，定向誘導(dǎo)分化成胰腺干細(xì)胞和胰內(nèi)分泌祖細(xì)胞；以及用來自早期中胚層細(xì)胞實現(xiàn) MET轉(zhuǎn)分化成腎祖細(xì)胞。并對上述誘導(dǎo)得到的特異性標(biāo)志的胰腎干 /祖細(xì)胞進行生物學(xué)特性研究，并驗證某些決定分化的關(guān)鍵性轉(zhuǎn)錄因子在分子網(wǎng)絡(luò)調(diào)控中的作用及其在細(xì)胞發(fā)育特定階段的意義。 2. 干細(xì)胞分化調(diào)控網(wǎng)絡(luò)機制研究 ：以 ESC、 MSC、胰島祖細(xì)胞和腎祖細(xì)胞等不同分化階段作為研究靶細(xì)胞，確定其定向分化過程中的特異轉(zhuǎn)錄因子、microRNA特異性表達譜、 DNA甲基化、組蛋白修飾 之間的調(diào)控機制；闡明以轉(zhuǎn)錄因子為核心的細(xì)胞信號調(diào)控網(wǎng)絡(luò)與表觀遺傳學(xué)修飾協(xié)同性調(diào)控關(guān)系，描繪出多維動態(tài)表觀遺傳學(xué)圖譜。 3. 胰腎干 /祖細(xì)胞體內(nèi)生物學(xué)功能的影像學(xué)評價 ：綜合利用生物熒光、 PET及MRI在體成像技術(shù)，并結(jié)合組織切片染色和免疫組織化學(xué)等方法，檢測各種細(xì)胞標(biāo)志物體內(nèi)分化及與宿主整合，立體重構(gòu)和功能重建，為優(yōu)化糖尿病移植用干細(xì)胞的篩選、活體全程組織再生修復(fù)有效性提供科學(xué)評價。 4. 胰腎干 /祖細(xì)胞臨床前安全性、有效性研究 ：干細(xì)胞治療糖尿病及糖尿病腎病臨床移植策略研究：建立糖尿病和糖尿病腎病疾病動物模型，開展體內(nèi)外 安全性評價，移植細(xì)胞數(shù)量、不同移植時間窗移植干細(xì)胞后對糖尿病及糖尿病腎病的臨床檢測指標(biāo)的改善情況及糖尿病及糖尿病腎病的治療效果，完成干細(xì)胞技術(shù)產(chǎn)品的臨床前試驗研究，為干細(xì)胞移植臨床應(yīng)用提供依據(jù)。
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