胚胎干细胞分化的重要分子开关:Oct-3/4

POU（Pit-Oct-Unc）域转录因子Oct-3／4已成为小鼠、人、猕猴等哺乳动物体内多能性胚胎干细胞的标志物。在小鼠胚胎发育过程中,Oct-3／4基因只在全能和多能细胞中表达。研究Oct-3／4表达部位及作用机制已成为研究胚胎形成过程及细胞分化过程的必要手段。本文综述了Oct-3／4的表达特性及人、牛、猪、小鼠之间Oct-3／4的结构差异,并详细的描述了其作用机制。     

超低温冷冻对小鼠桑椹胚多能性因子Oct-4表达的影响

本实验旨在探讨昆明白小鼠桑椹胚超低温冷冻后Oct-4表达的变化与胚胎发育潜力的关系。胚胎采用OPS法冷冻,即胚胎于10%EG+10%DMSO溶液中预处理30 s,然后再移入玻璃化溶液(EDFS30)中处理25 s,以OPS为承载器投入液氮中。毒性组胚胎未投入液氮,其他过程与冷冻组相同,新鲜胚胎为对照组。胚胎解冻后,检测Oct-4 mRNA与蛋白的表达,通过观察其形态正常率、囊胚发育率和囊胚细胞数来综合判断其体外发育能力。结果表明:冷冻组和毒性组较桑椹胚中Oct-4 mRNA的表达量对照组相比显著降低(P<0.05),蛋白表达量3组间无显著差异。桑椹胚处理后的形态正常率以及桑椹胚培养48 h后的囊胚发育率(96.67%～100%)和囊胚细胞数(89.67～92.33)3组间无显著差异。结果显示,玻璃化冷冻保存小鼠桑椹胚后多能性基因Oct-4 mRNA表达的变化并未影响其体外发育潜力。     

小鼠胚胎早期发育过程中OCT4作用的研究进展

OCT4属于POU转录因子。目前对于OCT4基因的研究认为在鼠和人体内,OCT4主要表达于胚胎干细胞及生殖细胞中,对于维持胚胎干细胞的多能性和自我更新有十分重要的作用,对于胚胎早期发育具有重大意义。但是目前OCT4在小鼠早期胚胎中的结合位点还不清晰,应进一步深入研究OCT4基因构建OCT4在小鼠早期胚胎发育过程中的调控网络,为揭开胚胎早期发育调控机制的面纱提供重要参考。     

Nanog基因的生物学功能研究进展

胚胎干细胞具有无限增殖能力和多向分化潜能决定了它在医学及生物学基础研究中具有巨大的应用潜力。探索维持胚胎干细胞特性的分子机制成为胚胎干细胞的生物学研究中的热点。研究发现与维持胚胎干细胞多能性相关的基因有Oct4、Nanog、Sox2等，其中Nanog是2003年5月末发现的一个基因，它对维持胚胎干细胞多能性起关键性作用，能够独立于L1F/Stats维持ICM和ES细胞的多能性。几年来，Nanog的生物学功能及其与Oct4、Sox2等多能性维持基因之间的相互作用关系已有较为深入的研究。作者在综述Nanog基因的表达特征和功能的基础上，重点探讨Nanog基因表达调控以及Oct4、Sox2等多能性维持基因之间的相互作用关系，并展望其应用前景。     

小鼠Oct-1基因CDS区克隆与生物信息学分析

为研究小鼠Oct-1基因的生物学特性,试验扩增小鼠黑色素细胞中Oct-1基因CDS区序列,并运用生物信息学软件分析小鼠Oct-1基因序列的特性、编码蛋白理化性质、亚细胞定位、靶基因及保守性结构域等,从而预测其是否调控黑色素的生成。结果表明,小鼠Oct-1基因大小为2 313 bp,编码蛋白质的分子式C₃₄₂₅H₅₆₀₆N₉₇₆O₁₁₆₃S₁₅,是一个不稳定可溶性蛋白质,二级结构以无规卷曲和α-螺旋为主,亚细胞定位主要分布在细胞核,推测其可能在能量代谢和辅因子的生物合成过程中发挥信号转导和转录因子调控的作用;Oct-1基因在小鼠黑色素细胞中表达,其编码的蛋白含有一个保守的POU结构域和一个保守的同源域,参与调控13个黑色素形成相关基因转录表达,在黑色素生成关键基因MITF、TYR、TYRP1、TYRP2的启动子上存在Oct-1转录因子的作用位点,Oct-1蛋白质还可能与Brf2、Pou2af1、Tbp等蛋白相互作用调控毛色基因表达,故可以推测转录因子Oct-1在黑素细胞的黑色素生成中发挥着重要的作用,为研究毛色形成机制提理论依据。     

E-钙粘蛋白抗体对小鼠早期胚胎发育的影响

旨在研究E-钙粘蛋白抗体(ECCD-1)对小鼠早期胚胎体内外发育的影响.在体外培养小鼠8-细胞胚胎的培养液中,分别添加不同浓度的ECCD-1,通过胚胎形态观察、碱性磷酸酶染色、多能性因子免疫染色、体外贴壁培养、嵌合体制备以及体内移植试验检测ECCD-1对小鼠胚胎发育能力的影响.结果表明,ECCD-1抗体延迟胚胎致密化和囊胚腔形成,但内细胞团并未受到影响,胚胎碱性磷酸酶和SSEA-1、Oct-4、Sox2、Nanog 4种多能性因子的免疫染色都呈阳性,此外,ECCD-1抗体也不影响胚胎的体外贴壁生长、体内移植着床以及嵌合体的制备.这些数据表明,ECCD-1抗体延迟胚胎致密化但并不影响胚胎的体内外发育能力.     

2i/LIF对维持小鼠胚胎干细胞多能性的研究

为了研究小分子化合物对维持小鼠胚胎干细胞(Embryo Stem Cell,ES细胞)体外培养的影响,试验使用2i/LIF培养基,包括基础培养基N2B27(Knockout DMEM/F12+N2+Neurobasal+B27+20%SR)添加1μmol/L PD0325901(FGF-MAPK通路抑制剂)和3μmol/L CHIR99021(GSK通路抑制剂)两个小分子化合物以及10 ng/m L小鼠白血病抑制因子(m LIF),以丝裂霉素C处理过的小鼠胎儿成纤维细胞(MEF)为饲养层培养小鼠胚胎干细胞,进而探讨该培养基对维持ES细胞多能性的影响,并进行PCR和免疫荧光检测以及体内外分化试验,为应用该培养基到大家畜多能干细胞体外培养奠定基础。结果表明:该培养条件能有效维持ES细胞的多能性。细胞具有典型小鼠胚胎干细胞的形态特征,呈碱性磷酸酶阳性,表达OCT4、KLF4、NANOG、SOX2、REX1、DNMT3B、DAPP4和CDH1多能性干细胞标志基因,表达多能性相关蛋白OCT4、SOX2、NANOG、TRA-1-60、E-cadherin和表面特异性抗原SSEA-1,具有分化成3个胚层的能力。说明已经建立了利用2i/LIF培养基维持多能干细胞体外培养的实验平台。     

KDM2B在小鼠卵母细胞及早期胚胎发育过程中的表达分析

本研究旨在分析KDM2B在小鼠卵母细胞和早期胚胎中的表达规律,为KDM2B在卵母细胞减数分裂及胚胎发育过程中的生物学作用奠定基础。选择20只6～8周龄小鼠为试验动物,收集GV期、MⅡ期卵母细胞、2-细胞、4-细胞、8-细胞、囊胚各阶段胚胎,根据GenBank上已公布的小鼠(Mus musculus)KDM2B序列设计引物,采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测KDM2B在胚胎各阶段mRNA的表达水平;通过免疫荧光染色定位KDM2B蛋白在胚胎各阶段的分布。结果显示,GV期卵母细胞KDM2B mRNA的表达量极显著高于MⅡ期(P<0.01);在2-细胞、4-细胞和8-细胞mRNA表达量较低,囊胚期其表达量极显著升高(P<0.01);卵母细胞成熟过程中,KDM2B在GV期主要表达于细胞核中,MⅡ期卵母细胞核中的荧光信号极显著减弱(P<0.01),早期胚胎发育过程中,KDM2B蛋白在2-细胞、4-细胞、8-细胞胚胎中均不表达,囊胚期重新表达于细胞核。综上表明,本研究成功建立KDM2B在小鼠卵母细胞及胚胎细胞中的时空及时序表达模式,关于KDM2B参与调控减数分裂与胚胎发育过程具体的作用机制有待进一步研究。     

绵羊羊水、胎儿肾脏组织中表达Oct-4细胞的分离培养及其分子学特性研究简

试验旨在建立从绵羊羊水、胎儿肾脏组织中分离培养表达Oct-4细胞的新方法,同时,通过实时荧光定量PCR（Real-time PCR）初步探索二者在分子生物学特性方面的联系及差异。采用0.01%胰酶培养液,从同一只受孕中期绵羊的羊水和胎儿肾脏组织中各分离1株细胞。Real-time PCR分析结果表明,从绵羊羊水、胎儿肾脏组织中分离的细胞均表达胚胎干细胞相关标志基因Oct-4、胚胎生殖细胞标志基因SSEA-1、主要组织相容性抗原MHC-Ⅱ、细胞凋亡基因Bax及抑制细胞凋亡基因Bcl-2,不表达MHC-Ⅰ、Nanog及TERT,因此,将羊水中表达Oct-4的细胞暂命名为羊水来源多潜能干细胞(amniotic fluid stem cells,AFSC),胎儿肾脏组织中表达Oct-4的细胞暂命名为肾脏组织干细胞(renal tissue stem cells,RTSC)。相对定量分析结果显示,二者的Oct-4、Bax及Bcl-2基因的相对表达量存在明显差异。绵羊羊水中表达Oct-4的细胞（AFSC）和胎儿肾脏组织中表达Oct-4的细胞（RTSC）体外悬浮培养7 d均能形成类胚体。试验成功建立了从绵羊羊水、胎儿肾脏组织中分离培养表达Oct-4细胞的新方法,实时荧光定量PCR分析初步显示绵羊羊水中表达Oct-4的细胞和胎儿肾脏组织中表达Oct-4的细胞具有相同的起源,并在体内处于一种动态的变化之中。     

小鼠胚胎干细胞裂解液诱导鸡胚成纤维细胞发生重编程的研究

本研究采用小鼠胚胎干细胞(ESCs)裂解液与鸡胚成纤维细胞共孵育,通过形态学观察和多能性检测,旨在探讨小鼠ESCs裂解液逆转化鸡胚成纤维细胞为多能干细胞的可行性。结果表明:与小鼠ESCs裂解液共孵育的鸡胚成纤维细胞均变为圆形细胞,形成了42.33个细胞集落;经AKP染色以及Oct-4和SSEA-1免疫细胞化学染色,均呈阳性反应,表现出一定的多能干细胞特性;经核型分析表明这些细胞来源于鸡胚成纤维细胞。单独的重编程操作过程和与鸡胚成纤维细胞裂解液共孵育均无法将鸡胚成纤维细胞重编程为具有ESCs特征的细胞,说明参与重编程鸡胚成纤维细胞的物质来源于小鼠ESCs裂解液。因此,ESCs裂解液诱导体细胞重编程逆转化为多能干细胞的作用能够在小鼠和鸡之间发生。     

Development of interspecies cloned monkey embryos reconstructed with bovine enucleated oocytes

This study was carried out to determine whether culture media reconstructed with bovine enucleated oocytes and the expression pattern of Oct-4 could support dedifferentiaton of monkey fibroblasts in interspecies cloned monkey embryos. In this study, monkey and bovine skin fibroblasts were used as donor cells for reconstruction with bovine enucleated oocytes. The reconstructed monkey interspecies somatic cell nuclear transfer (iSCNT) embryos were then cultured under six different culture conditions with modifications of the embryo culture media and normal bovine and monkey specifications. The Oct-4 expression patterns of the embryos were examined at the two-cell to blastocyst stages using immunocytochemistry. The monkey iSCNT embryos showed similar cleavage rates to those of bovine SCNT and bovine parthenogenetic activation (PA). However, the monkey iSCNT embryos were not able to develop beyond the 16-cell stage under any of the culture conditions. In monkey and bovine SCNT embryos, Oct-4 could be detected from the two-cell to blastocyst stage, and in bovine PA embryos, Oct-4 was detectable from the morula to blastocyst stage. These results suggested that bovine ooplasm could support dedifferentiation of monkey somatic cell nuclei but could not support embryo development to either the compact morula or blastocyst stage. In conclusion, we found that the culture conditions that tend to enhance monkey iSCNT embryo development and the expression pattern of Oct-4 in cloned embryos (monkey iSCNT and bovine SCNT) are different than in bovine PA embryos.     

Isolation, culturing and characterization of feeder-independent amniotic fluid stem cells in buffalo (Bubalus bubalis)

Heterogeneous amniotic fluid contains various cell types. The aim of this study was to characterize and differentiate some of the key stemness attributes of the amniotic fluid-derived cells in buffalo (Bubalus bubalis). The amniotic fluid (AF) cells were cultured without feeder cells, in DMEM containing 15% FBS, 1% non-essential amino acids, 1% penicillin/streptomycin/ampicillin, 1% vitamin solution, and 1% l-glutamine in 5% CO(2) in humidified air at 38.5±0.5 °C. After 6 days of culture different types of cells viz., star shaped (62.7%), spherical without nucleus (1.9%), spherical with nucleus (26.4%), pentagonal (0.4%), and free floating/rounded cells (8.3%) were observed. Most of the cells started anchorage-dependent growth after day 7 of the culture. Expression of alkaline phosphatase (AP) and Oct-4, Nestin and FGF-5 were observed from the AF cells at different passages. Using species-specific primers, a PCR amplicon of 200, 296 and 210 bp were observed for Oct-4, Nestin and FGF-5, respectively. The cells were found to have a normal karyotype at different passages. These results may contribute towards establishing non-embryonic pluripotent stem cells for various therapeutic and reproductive biotechnological applications in the species.     

山羊雄性胎儿生殖细胞建立干细胞系初探

体外培养山羊50~68日龄雄性胎儿生殖细胞,并检测它们的碱性磷酸酶(AP)活性和Oct-4蛋白,探讨性别分化后的生殖细胞用于建立干细胞系的可行性及检测指标。当山羊胎儿睾丸细胞体外培养时,生殖细胞及其来源的细胞克隆均呈AP阴性和Oct-4蛋白阴性,其中有部分细胞克隆表现为AP假阳性。山羊胎儿生殖细胞克隆呈隆突状生长,多为圆形,与周围细胞界限分明,但克隆内细胞间界限不清。细胞克隆至少可以培养3代以上。研究结果显示,山羊雄性胎儿生殖细胞可以用于建立生殖系来源的干细胞系;AP和Oct-4蛋白不适宜用来检测体外培养的山羊胎儿生殖细胞及其来源的细胞系。     

水牛PGC和前精原细胞的体外培养

分别对取自50~95日龄水牛胎儿的原生殖细胞和前精原细胞进行体外培养,观察其生物学行为,并检测其碱性磷酸酶(AP)活性和Oct-4蛋白特性,探讨利用这些生殖细胞建立干细胞系的可行性和检测方法。结果表明水牛原生殖细胞及前精原细胞分别在体外培养时,均能形成细胞克隆;克隆与周围细胞分界明显,但克隆中细胞相互间界限不清;部分克隆有分隔现象,形如多个克隆共同组成一个大克隆;细胞克隆均至少能培养4代以上;原生殖细胞和前精原细胞及其来源的细胞克隆均呈AP阴性和Oct-4蛋白阴性,其中部分克隆表现为AP假阳性。研究结果显示水牛原生殖细胞和前精原细胞均可用于建立干细胞系;体外培养时,AP活性和Oct-4蛋白不适宜用来检测这些细胞及其来源的细胞克隆。     

Influence of age and parity on the distribution of cells expressing major histocompatibility complex class II, CD4, or CD8 molecules in the endometrium of mares during estrus

OBJECTIVE: To evaluate effect of age and parity on distribution and number of cells expressing major histocompatibility complex (MHC) class II, CD4, or CD8 molecules in the endometrium of mares during estrus. ANIMALS: 32 gynecologically healthy mares, categorized as young (3 to 8 years; n = 17) or old (9 to 16 years; 15) and nulliparous (n = 6), nulliparous embryo donors (16), or parous (10). PROCEDURES: Endometrial specimens collected from the uterine body and horns during estrus were stained by use of the avidin-biotin-peroxidase method, using monoclonal antibodies against equine MHC class II, CD4, and CD8 molecules. Labeled cells in the stratum compactum within 5 randomly selected fields at 400x magnification (total area = 0.31 mm2) were counted, and numbers were compared among groups and between locations. RESULTS: Age did not affect cell numbers within the 3 cell subsets examined. Numbers in each subset were higher in the uterine body than in the horns, although the difference was not significant for cells expressing MHC class II. Significantly more cells expressing MHC class II molecules were detected in the uterine body of nulliparous and parous mares than in embryo donors, whereas in the horns, these cells were significantly higher in number only in parous mares. Parity did not affect number of CD4+ or CD8+ cells. CONCLUSIONS AND CLINICAL RELEVANCE: The increased likelihood for endometritis to develop in mares as they age cannot be explained by a decrease in number of cells expressing MHC class II, CD4, or CD8 molecules within the endometrium. However, greater number of cells within these 3 subsets detected in the uterine body, compared with the horns, during estrus suggests a local readiness to act against microorganisms or semen introduced during mating or insemination.     

利用TALENs技术建立基因定点修饰的猪Oct-4-EGFP细胞系

本研究旨在建立一个用于干细胞示踪的报告体系,将EGFP cDNA及两侧带有LoxP位点的neo抗性基因插入五指山小型猪内源性Oct-4基因的终止密码子处,以Oct-4基因完整的5'调控区启动EGFP的表达,为猪干细胞研究提供有价值的工具。试验定制了针对猪Oct-4终止密码子的TALENs,与打靶载体共转染猪耳成纤维细胞,药物筛选得到抗性克隆点514个,经过PCR鉴定,共获得杂合阳性克隆点36个,打靶效率分别为5.6%和13.0%。本研究成功获得了Oct-4-EGFP转基因细胞系,并证明了TALENs技术可以明显提高同源重组效率。     

猪滋养层干细胞样细胞的分离培养

滋养层干细胞(TSc)是形成胎盘组织细胞的前体细胞,与胚胎着床和胎盘形成密切相关。体外分离滋养层干细胞为研究滋养层的发育与功能提供了研究工具和基础。滋养层干细胞已经成功从小鼠附植前囊胚中获得,在猪上也有相关报道,但并没有关于6 d囊胚中分离到猪滋养层干细胞(pTSc)的报道。本试验通过对6 d孤雌囊胚透明带进行划口处理, 饲养层和基础培养液中附加碱性成纤维生长因子(bFGF)和人白血病抑制因子(hLIF)分离猪滋养层干细胞样细胞。同时,通过采用形态学和基因表达分析的方法对获得的猪滋养层干细胞样细胞进行了初步鉴定。结果显示,本试验分离得到的细胞呈现上皮样细胞形态,细胞间结合紧密,边缘光滑,核质比较大,RT-PCR结果显示表达滋养层干细胞标记基因Cdx2,体现了滋养层干细胞特征。结果表明,本试验成功在6 d孤雌囊胚分离得到猪滋养层干细胞样细胞,为后续研究猪滋养层发育提供了试验基础。