項(xiàng)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-在線瀏覽
2024-12-08 06:34本頁面
【正文】 本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)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。體內(nèi)移植試驗(yàn)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（ Stem Cells Dev. 2020）。本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已經(jīng)鑒定早期中胚層干細(xì)胞關(guān)鍵的多胚層轉(zhuǎn)錄因子具bivalent 修飾，為開展多 系分化誘導(dǎo)研究奠定了基礎(chǔ)。因此，本項(xiàng)目將繼續(xù)在發(fā)現(xiàn)和尋找如下未知的組蛋白 /染色質(zhì)調(diào)控因子方面開展工作。 C. 干細(xì)胞體內(nèi)功 能分析評價(jià)技術(shù)的可行性分析 分析評價(jià)干細(xì)胞移植治療糖尿病后在受體內(nèi)的生物學(xué)功能，必須結(jié)合干細(xì)胞的標(biāo)記和示蹤。 Ⅰ . 生物熒光與 GFP融合基因的分子影像技術(shù) （ PLoS ONE, 2020。 J Mol Cell Cardiol, 2020）。 Cloning Stem Cells, 2020）。 D. 干細(xì)胞治療糖尿病安全性、有效性研究的可行性分析 為進(jìn)一步探討誘導(dǎo)分化后得到的特異性干細(xì)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(dòng)物模型和相關(guān)有效性、安全性評價(jià)的經(jīng)驗(yàn)。 三、研究方案 1. 學(xué)術(shù)思路 本項(xiàng)目理論依據(jù)是按胰和腎的胚胎發(fā)育程序誘生胰和腎的器官特異性干 /祖細(xì)胞。但胚胎發(fā)育過程中細(xì)胞基因表達(dá)編程顯示階段特征，從而形成了細(xì)胞發(fā)育的等級分化概念。 干細(xì)胞定向 分化由復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)控制，涉及多個(gè)功能基因開啟與關(guān)閉，轉(zhuǎn)錄因子在決定基因是否表達(dá)及轉(zhuǎn)錄效率起重要作用。課題將圍繞在 ESC/MSC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(gè)核心，從轉(zhuǎn)錄水平和轉(zhuǎn)錄后水平闡明基因表達(dá)變化、分子間相互作用和正負(fù)反饋調(diào)節(jié)規(guī)律和機(jī)制，建立以控制定向分化特異轉(zhuǎn)錄因子為核心多維動(dòng)態(tài)表觀遺傳學(xué)修飾調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。 2. 技術(shù)途徑 圖 3：項(xiàng)目實(shí)施技術(shù)路線圖 A. 采用人 ESC 和人早期中胚層細(xì)胞作為種子細(xì)胞，按照胰和腎的胚胎發(fā)育程序選擇誘導(dǎo)因子。 B. 通過 sRNA/microRNA 分離和富集關(guān)鍵技術(shù)、組合芯片和已商業(yè)化的Solexa測序技術(shù)系統(tǒng)解析人內(nèi)源性 sRNA在干細(xì)胞定向分化過程中特征表達(dá)譜，闡明內(nèi)源性 sRNA、 DNA 甲基化、組蛋白 修飾與轉(zhuǎn)錄因子等關(guān)鍵靶基因表觀遺傳學(xué)多維網(wǎng)絡(luò)調(diào)控。 D. 完成干細(xì)胞技術(shù)產(chǎn)品的安全性、有效性和穩(wěn)定性的臨床前研究。 4. 可行性分析 A. 選擇多潛能干細(xì)胞誘導(dǎo)成胰腎干 /祖細(xì)胞作為理想種子細(xì)胞研究的可行性分析 在胚胎干細(xì)胞研究方面，本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)于 2020年率先在國內(nèi)建立了人類 ESC系， 2020年建立了國際上第一個(gè)基因組完全純合的人類孤雌 ESC 系。已完成對庫中 180株 ESC 系的鑒定（ Cell Stem Cell， 2020），團(tuán)隊(duì)也積累了豐富的評價(jià)干細(xì)胞多能性的技術(shù)基礎(chǔ)。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)特征及分化機(jī)制研究奠定了良好基礎(chǔ)。基于體外模擬胰腺體內(nèi)發(fā)育規(guī)律的思路，本項(xiàng)目已采用改良的四步法分階段加入活化素、視黃酸、煙堿、腸促胰島素類似物， 重組人 β細(xì)胞調(diào)節(jié)素 等因子，誘導(dǎo)人類孤雌 ESC 分化為有功能的胰島樣細(xì)胞團(tuán)。胰島素釋放實(shí)驗(yàn)和電鏡檢測提示獲得的細(xì)胞具有胰島樣生化功能。 Ⅰ . 本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)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。體內(nèi)移植試驗(yàn)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（ Stem Cells Dev. 2020）（圖 7圖 9）。本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已經(jīng)鑒定早期中胚層干細(xì)胞關(guān)鍵的多胚層轉(zhuǎn)錄因子具bivalent 修飾，為開展多系分化誘導(dǎo)研究奠定了基礎(chǔ)。初步結(jié)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)。但目前其生物學(xué)效應(yīng)尚不明確 。 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(zhì)調(diào)控因子 基于本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)以前鑒定過 3個(gè)新的組蛋白去甲基化酶的工作經(jīng)歷（ Nature. 2020. 447(7144):6015.），在發(fā)現(xiàn)和尋找新的染色質(zhì)調(diào)控因子方面已經(jīng)積累了經(jīng)驗(yàn)。以期豐富對表觀遺傳學(xué)調(diào)控的全貌認(rèn)識，為找到并鑒定出胰 /腎祖細(xì)胞分化過程中發(fā)揮重要作用的染色質(zhì)調(diào)控因子打下了良好基礎(chǔ)。目前本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已經(jīng)利用分子影像方法進(jìn)行了干細(xì)胞治療功能評價(jià)的初步研究。利用 Fluc和 ttk 可監(jiān)測轉(zhuǎn)化的細(xì)胞在活體動(dòng)物內(nèi)的存活情況，并且 ttk基因可用于大動(dòng)物成像和基因治療的載體；在實(shí)驗(yàn)終末期，通過組織切片并利用熒光顯微鏡驗(yàn)證 GFP+細(xì)胞在體內(nèi)功能作用。 Stem Cells, 2020。 圖 11）。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(xì)胞存在，結(jié)合 18FFDG (18Ffluoroethyl2deoxyDglucose， 18F脫氧葡萄糖 ) PET掃描，可以較好的對移植細(xì)胞進(jìn)行解剖學(xué)定位（ J Mol Cell Cardiol, 2020。 圖 12）。 圖 13： MRI監(jiān)測納米鐵離子在體內(nèi)過程 D. 干細(xì)胞治療糖尿病安全性、有效性研究的可行性分析 為進(jìn)一步探討誘導(dǎo)分化后得到的特異性干細(xì)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(dòng)物模型和相關(guān)有效性、安全性評價(jià)的經(jīng)驗(yàn)。 圖 14：干細(xì)胞新藥國家 SFDA臨床試驗(yàn)批件（ 2020L04793） 四、年度計(jì)劃 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 第 一 年 1. 利用組學(xué)技術(shù)比較兩種來源多能性干細(xì)胞的全基因組表達(dá)譜、 microRNA 表達(dá)譜、DNA 甲基化和關(guān)鍵組蛋白修飾在全基因組范圍的調(diào)控序列譜，分析調(diào)控細(xì)胞多能性狀態(tài)及向胰腎干 /祖細(xì)胞的分化過程中的分子調(diào) 控網(wǎng)絡(luò)和關(guān)鍵表觀遺傳狀態(tài)改變。 3. 初步建立多功能的報(bào)告基因系統(tǒng)。 1. 建立多潛能干細(xì)胞和胰腎干 /祖細(xì)胞的表達(dá)譜，表觀遺傳學(xué)信息庫； 2. 建立胚胎干細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞、胰島祖細(xì)胞，腎祖細(xì)胞的小 RNA 的差異表達(dá)譜；篩選出 510 個(gè)對干細(xì)胞的自我更新與定向分
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