【正文】 解析未分化和不同分化細(xì)胞的全基因組表達(dá)譜，初步建成多能干細(xì)胞向心血管、神經(jīng)和生殖細(xì)胞定向分化的基因表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，篩選若干在神經(jīng)、心血管和生殖細(xì)胞分化過(guò)程中可能起重要作用的、差異表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子、表觀遺傳調(diào)控蛋白、microRNA和長(zhǎng)鏈ncRNA； 鑒定PRC2和H3K4meH3K27me3等表觀遺傳修飾在染色質(zhì)上的結(jié)合區(qū)域； 完善蛋白組學(xué)和bioRIPseq的實(shí)驗(yàn)方法，為后期大規(guī)模系統(tǒng)生物學(xué)研究提供最佳實(shí)驗(yàn)手段； 深入揭示經(jīng)典信號(hào)通包括Wnt/βcatenin等、 Foxg1和表觀遺傳調(diào)控因子（PRCBAF250a、BAF180、ZFP261）等在神經(jīng)、心血管和生殖細(xì)胞分化中的分子與表觀遺傳學(xué)調(diào)控機(jī)制；鑒定microRNA缺失的干細(xì)胞和神經(jīng)心血管共培養(yǎng)體系中的干性基因表達(dá)、分子標(biāo)記物和生理特征； 完成若干小鼠動(dòng)物模型的構(gòu)建， 獲得內(nèi)源啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)表達(dá)生物素FLAG標(biāo)記PRC2基因的敲入小鼠， 獲得幾個(gè)可能對(duì)生殖細(xì)胞形成起重要作用的基因的flox條件性敲除小鼠，包括BAF250、BAF180、ZFP261和Stra8EGFP，TNAPCRE、VASACRE、Stra8CRE、Ngn3CRE等轉(zhuǎn)基因小鼠。第三年研究計(jì)劃 對(duì)于差異表達(dá)的microRNA、ncRNA和蛋白因子,利用RNA過(guò)表達(dá)、RNAi、反義核酸以及基因敲除、免疫共沉淀和ChIP等技術(shù)，深入研究它們?cè)诙嗄芨杉?xì)胞向心血管、神經(jīng)和生殖細(xì)胞定向分化的功能； 研究Musashi、HuD、FMRP、PELOTA、DAZL和VASA等RNA結(jié)合蛋白在多能干細(xì)胞定向分化中的功能； 利用蛋白質(zhì)復(fù)合體純化和質(zhì)譜測(cè)序系統(tǒng)高通量篩選多能干細(xì)胞定向分化中與PCR2相互作用的蛋白質(zhì),； 利用bioRIPseq高通量篩選多能干細(xì)胞定向分化中與PCR2相互作用的非編碼RNA（ncRNA）； 利用microRNA缺失干細(xì)胞及相關(guān)分化表型篩選起重要調(diào)控作用的microRNA，并研究microRNA和轉(zhuǎn)錄因子對(duì)于表觀遺傳修飾的直接調(diào)節(jié)機(jī)制。 建立同時(shí)擁有報(bào)告基因和雙標(biāo)記表觀遺傳基因敲入的小鼠模型或microRNA全敲除的小鼠模型；建立小鼠心肌梗死、神經(jīng)細(xì)胞和生殖細(xì)胞移植模型。預(yù)期目標(biāo)構(gòu)建與PRC2相互作用的蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和RNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)（ncRNA和microRNA）；獲得若干影響多能干細(xì)胞向心血管、神經(jīng)和生殖細(xì)胞定向分化的調(diào)控因子（包括蛋白、microRNA和長(zhǎng)鏈ncRNA）；闡明重要RNA結(jié)合蛋白和非編碼RNA在神經(jīng)和生殖分化中的作用；獲得一系列既帶有組織特異性熒光蛋白標(biāo)記，也同時(shí)表達(dá)帶標(biāo)記的PRC2組分或條件性microRNA全敲除系統(tǒng)的轉(zhuǎn)基因小鼠品系，為深入研究體內(nèi)胚胎發(fā)育過(guò)程中的分子和表觀遺傳調(diào)控提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。第四年研究計(jì)劃 利用同時(shí)擁有報(bào)告基因和雙標(biāo)記基因敲入的小鼠或microRNA全敲除的小鼠模型，分離胚胎發(fā)育中生殖、神經(jīng)、心血管等譜系的細(xì)胞，對(duì)以上較為純化的少量細(xì)胞進(jìn)行RNAseq、bioChIPseq和bioRIPseq等分析； 對(duì)體內(nèi)外早期胚胎發(fā)育和分化過(guò)程中轉(zhuǎn)錄組、表觀遺傳組和蛋白R(shí)NA相互結(jié)合的數(shù)據(jù)，進(jìn)行深入數(shù)據(jù)挖掘和全面生物信息學(xué)整合分析,為介入性控制多能干細(xì)胞的高效定向分化提供關(guān)鍵切入點(diǎn)和調(diào)控模式依據(jù)。 利用蛋白coIP、RIP、RNAi及過(guò)表達(dá)，并結(jié)合分子、生化和細(xì)胞生物學(xué)等手段，驗(yàn)證組學(xué)分析篩選出的特定蛋白和ncRNA，研究它們對(duì)PRC2功能、H3K27me3以及多能干細(xì)胞增殖、分化的影響。預(yù)期目標(biāo) 揭示小鼠體內(nèi)向神經(jīng)、心血管和生殖組織細(xì)胞分化發(fā)育過(guò)程中基因、microRNA和ncRNA表達(dá)調(diào)控，和表觀遺傳調(diào)控蛋白與其它蛋白、DNA和RNA互作的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)； 初步構(gòu)建多能干細(xì)胞在體外定向分化的表觀遺傳學(xué)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)； 篩選到若干新穎的、能起主宰調(diào)控作用的因子（蛋白轉(zhuǎn)錄因子、信號(hào)分子、microRNA和長(zhǎng)ncRNA），并揭示其在神經(jīng)、心血管和生殖細(xì)胞分化中的功能。第五年研究計(jì)劃 構(gòu)建、整合體內(nèi)外、不同分化方向和階段及不同物種的組學(xué)數(shù)據(jù)，構(gòu)建涉及蛋白、RNA和DNA的互作與轉(zhuǎn)錄表達(dá)的四維表觀遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，并解析此網(wǎng)絡(luò)在多能干細(xì)胞分化過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化； 通過(guò)比較體內(nèi)外及不同分化方向的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的共通點(diǎn)和特異性，找到影響網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和特異性的關(guān)鍵調(diào)控因子, 并研究關(guān)鍵調(diào)控因子在操控細(xì)胞命運(yùn)過(guò)程中的功能和作用； 利用RNA轉(zhuǎn)染技術(shù)、RNAi或小分子化合物干擾，通過(guò)操控主宰基因和非編碼RNA的表達(dá)水平，優(yōu)化多能干細(xì)胞向神經(jīng)、心血管和生殖細(xì)胞的定向分化； 研究表觀遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在人和小鼠相應(yīng)細(xì)胞中的異同，揭示細(xì)胞分化的種屬進(jìn)化差異； 完善優(yōu)化人類多能干細(xì)胞向心血管、神經(jīng)和生殖細(xì)胞高效分化的體系；運(yùn)用動(dòng)物疾病模型對(duì)分化細(xì)胞進(jìn)行功能和安全評(píng)估。預(yù)期目標(biāo) 建立多能干細(xì)胞動(dòng)態(tài)分化過(guò)程中的表觀遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，綜合闡述細(xì)胞譜系確立過(guò)程中的表觀遺傳狀態(tài)的建立和解讀機(jī)制，全面、動(dòng)態(tài)地認(rèn)識(shí)細(xì)胞命運(yùn)決定和細(xì)胞譜系的特異性與穩(wěn)定性維護(hù)的分子機(jī)制； 獲得一系列影響網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和特異性及可用于操控干細(xì)胞命運(yùn)的關(guān)鍵調(diào)控因子（包括蛋白、長(zhǎng)鏈ncRNA和microRNA），并深入闡述其功能； 建立若干無(wú)基因組改變的、操控干細(xì)胞命運(yùn)的手段，實(shí)現(xiàn)向多巴胺能神經(jīng)元、脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元、心肌、血管等組織和生殖細(xì)胞的高效定向分化，為干細(xì)胞移植治療人類疾病提供新的理論依據(jù)和手段。 發(fā)表論文（IF5）30～50篇，力爭(zhēng)在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊上（包括Cell、Nature和Science等）發(fā)表論文 3～6篇，并申報(bào)專利3～5項(xiàng)； 爭(zhēng)取以高水平完成結(jié)題驗(yàn)收工作。內(nèi)容總結(jié)
（1）一、關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題及研究?jī)?nèi)容
１、擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題
干細(xì)胞分化和個(gè)體發(fā)育伴隨著表觀遺傳狀態(tài)、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因表達(dá)的改變
（2）通過(guò)對(duì)不同分化系統(tǒng)的比較，了解不同組織器官的細(xì)胞譜系是如何被確立的，尋找影響定向分化的共通的和特異的調(diào)控機(jī)制
（3）（７）預(yù)期在國(guó)際主流期刊上（影響因子IF5）發(fā)表論文30～50篇，力爭(zhēng)在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊上（包括Cell、Nature和Science等）發(fā)表論文 3～6篇