HOXB6启动人胚胎干细胞向中胚层分化
发布时间：2021-02-09 11:01
HOXB6在胚胎发育过程中发挥重要作用,但在人胚胎干细胞中胚层分化中的作用尚不清楚。该研究利用人胚胎干细胞中胚层分化模型结合RNA-seq分析发现,HOXB6在中胚层分化过程中显著上调,敲降HOXB6的表达抑制人胚胎干细胞向中胚层分化,提示HOXB6在中胚层分化过程中发挥功能。通过建立HOXB6诱导性过表达的人胚胎干细胞株发现,HOXB6过表达抑制人胚胎干细胞多能性标志分子的表达,并且显著上调中胚层标志分子的表达。该研究表明,HOXB6单独过表达能够启动人胚胎干细胞向中胚层分化,为理解人类早期发育和建立人胚胎干细胞高效诱导分化体系提供了理论依据。
【文章来源】：中国细胞生物学学报. 2020,42(06)
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
HOXB6在人胚胎干细胞向中胚层分化过程中表达显著上调
为了探究HOXB6过表达对人胚胎干细胞的影响,我们在人胚胎干细胞自我更新培养条件下,在构建好的HOXB6诱导性过表达人胚胎干细胞株中添加DOX诱导HOXB6的过表达。如图3A所示,形态观察发现过表达HOXB6 72 h后人胚胎干细胞的形态发生明显变化,从紧密规则的克隆样变成疏松扁平的间质样细胞,提示HOXB6过表达促使人胚胎干细胞多能性丢失。因此,我们利用qRT-PCR检测细胞添加DOX诱导HOXB6过表达72 h后多能性标志基因和中、外、内三个不同胚层各自标志基因的表达变化。结果显示,添加DOX可以诱导HOXB6的表达(图3B),且HOXB6过表达使多能性标志基因NANOG、POU5F1的表达显著降低(图3C),证实HOXB6过表达促使人胚胎干细胞丧失多能性。为了验证过表达HOXB6后人胚胎干细胞具体向哪一胚层分化,我们进行qRT-PCR检测人胚胎干细胞过表达HOXB6 72 h后中、外、内三个不同胚层各自标志基因的表达情况。如图3D所示,HOXB6过表达显著诱导中胚层标志基因T、MIXL1、EOMES的表达,而对内胚层和外胚层的标志基因的表达并无显著影响,说明HOXB6过表达可以启动中胚层分化。免疫荧光实验同样表明,在人胚胎干细胞中添加DOX诱导HOXB6过表达导致多能性基因NANOG和OCT4的蛋白表达下降,中胚层标志分子T和MIXL1的蛋白表达增高(图3E和图3F)。以上结果表明,HOXB6单独过表达促使人胚胎干细胞丧失多能性,启动中胚层分化。3 讨论
本研究利用人胚胎干细胞中胚层分化模型结合RNA-seq分析发现,HOXB6在中胚层诱导分化过程中显著上调。为了探究HOXB6在中胚层分化过程中的作用,我们利用shRNA在人胚胎干细胞中敲降HOXB6,发现敲降HOXB6抑制人胚胎干细胞向中胚层分化,提示HOXB6在人胚胎干细胞中胚层分化过程中发挥重要作用。为了进一步探究HOXB6的功能,本研究利用Tet-on DOX诱导系统建立了HOXB6诱导性过表达的人胚胎干细胞株。通过形态观察发现,HOXB6过表达使人胚胎干细胞由紧密规则的克隆样变成疏松扁平的间质样细胞,qRT-PCR和免疫荧光实验证实,HOXB6过表达使人胚胎干细胞多能性标志基因的表达下降,而中胚层特异性标志基因的表达上升。这些结果表明,HOXB6过表达促使人胚胎干细胞退出多能性,启动中胚层分化。中胚层是胚胎发育早期间隔于外胚层和内胚层之间的结构,是形成各种组织的细胞来源,包括心脏、血管系统和血液系统等,解析人胚胎干细胞向中胚层分化的调控机制对于人体发育研究及组织器官再生均具有重要意义[18-19]。利用人胚胎干细胞中胚层分化体系,我们之前鉴定到中胚层发生的核心调控因子MSX2[7]。为了进一步鉴定中胚层发生的调控因子,本研究利用人胚胎干细胞中胚层分化模型结合RNA-seq分析,发现了HOXB家族基因在中胚层诱导分化过程中显著上调。2006年,IIMURA等[20]发现,在鸡胚发育早期Hoxb基因的共线激活导致外胚层前体迁移到原条中进行中胚层特化,并且在青蛙和小鼠胚胎中也观察到类似的Hoxb基因的共线激活,表明该研究在脊椎动物中是保守的。2016年,DENG等[13]在小鼠胚胎干细胞的研究中发现了Hoxb位点相关的lincRNA-HoxBlinc RNA通过调节局部染色质的改变来调节Hoxb基因的转录,并且通过Wnt/NOTCH信号通路和Hox通路调控心源性/血源性中胚层分化,当HoxBlinc RNA受到抑制时,中胚层衍生受到干扰,导致早期细胞谱系的阻滞。这些研究表明,HOXB家族基因在中胚层发育中发挥作用。2000年,LOWE等[14]利用Hoxb6-cre转基因小鼠发现Hoxb6在小鼠中胚层中也有显著表达。然而,HOXB6在中胚层分化中的作用尚不清楚。本研究揭示了在人胚胎干细胞中敲降HOXB6会抑制中胚层分化,并且HOXB6过表达促使人胚胎干细胞退出多能性,启动人胚胎干细胞向中胚层分化。该研究证实,HOXB6是人胚胎干细胞向中胚层分化的重要调控分子,但是就HOXB6是通过何种机理调控中胚层发生而言还需要进一步的研究。
本文编号：3025532
【文章来源】：中国细胞生物学学报. 2020,42(06)
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
HOXB6在人胚胎干细胞向中胚层分化过程中表达显著上调
为了探究HOXB6过表达对人胚胎干细胞的影响,我们在人胚胎干细胞自我更新培养条件下,在构建好的HOXB6诱导性过表达人胚胎干细胞株中添加DOX诱导HOXB6的过表达。如图3A所示,形态观察发现过表达HOXB6 72 h后人胚胎干细胞的形态发生明显变化,从紧密规则的克隆样变成疏松扁平的间质样细胞,提示HOXB6过表达促使人胚胎干细胞多能性丢失。因此,我们利用qRT-PCR检测细胞添加DOX诱导HOXB6过表达72 h后多能性标志基因和中、外、内三个不同胚层各自标志基因的表达变化。结果显示,添加DOX可以诱导HOXB6的表达(图3B),且HOXB6过表达使多能性标志基因NANOG、POU5F1的表达显著降低(图3C),证实HOXB6过表达促使人胚胎干细胞丧失多能性。为了验证过表达HOXB6后人胚胎干细胞具体向哪一胚层分化,我们进行qRT-PCR检测人胚胎干细胞过表达HOXB6 72 h后中、外、内三个不同胚层各自标志基因的表达情况。如图3D所示,HOXB6过表达显著诱导中胚层标志基因T、MIXL1、EOMES的表达,而对内胚层和外胚层的标志基因的表达并无显著影响,说明HOXB6过表达可以启动中胚层分化。免疫荧光实验同样表明,在人胚胎干细胞中添加DOX诱导HOXB6过表达导致多能性基因NANOG和OCT4的蛋白表达下降,中胚层标志分子T和MIXL1的蛋白表达增高(图3E和图3F)。以上结果表明,HOXB6单独过表达促使人胚胎干细胞丧失多能性,启动中胚层分化。3 讨论
本研究利用人胚胎干细胞中胚层分化模型结合RNA-seq分析发现,HOXB6在中胚层诱导分化过程中显著上调。为了探究HOXB6在中胚层分化过程中的作用,我们利用shRNA在人胚胎干细胞中敲降HOXB6,发现敲降HOXB6抑制人胚胎干细胞向中胚层分化,提示HOXB6在人胚胎干细胞中胚层分化过程中发挥重要作用。为了进一步探究HOXB6的功能,本研究利用Tet-on DOX诱导系统建立了HOXB6诱导性过表达的人胚胎干细胞株。通过形态观察发现,HOXB6过表达使人胚胎干细胞由紧密规则的克隆样变成疏松扁平的间质样细胞,qRT-PCR和免疫荧光实验证实,HOXB6过表达使人胚胎干细胞多能性标志基因的表达下降,而中胚层特异性标志基因的表达上升。这些结果表明,HOXB6过表达促使人胚胎干细胞退出多能性,启动中胚层分化。中胚层是胚胎发育早期间隔于外胚层和内胚层之间的结构,是形成各种组织的细胞来源,包括心脏、血管系统和血液系统等,解析人胚胎干细胞向中胚层分化的调控机制对于人体发育研究及组织器官再生均具有重要意义[18-19]。利用人胚胎干细胞中胚层分化体系,我们之前鉴定到中胚层发生的核心调控因子MSX2[7]。为了进一步鉴定中胚层发生的调控因子,本研究利用人胚胎干细胞中胚层分化模型结合RNA-seq分析,发现了HOXB家族基因在中胚层诱导分化过程中显著上调。2006年,IIMURA等[20]发现,在鸡胚发育早期Hoxb基因的共线激活导致外胚层前体迁移到原条中进行中胚层特化,并且在青蛙和小鼠胚胎中也观察到类似的Hoxb基因的共线激活,表明该研究在脊椎动物中是保守的。2016年,DENG等[13]在小鼠胚胎干细胞的研究中发现了Hoxb位点相关的lincRNA-HoxBlinc RNA通过调节局部染色质的改变来调节Hoxb基因的转录,并且通过Wnt/NOTCH信号通路和Hox通路调控心源性/血源性中胚层分化,当HoxBlinc RNA受到抑制时,中胚层衍生受到干扰,导致早期细胞谱系的阻滞。这些研究表明,HOXB家族基因在中胚层发育中发挥作用。2000年,LOWE等[14]利用Hoxb6-cre转基因小鼠发现Hoxb6在小鼠中胚层中也有显著表达。然而,HOXB6在中胚层分化中的作用尚不清楚。本研究揭示了在人胚胎干细胞中敲降HOXB6会抑制中胚层分化,并且HOXB6过表达促使人胚胎干细胞退出多能性,启动人胚胎干细胞向中胚层分化。该研究证实,HOXB6是人胚胎干细胞向中胚层分化的重要调控分子,但是就HOXB6是通过何种机理调控中胚层发生而言还需要进一步的研究。
本文编号：3025532
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