过表达Gata6诱导分离猪胚外内胚层干细胞样细胞

本研究对Gata6(G6)在猪诱导多能性干细胞(iPS细胞)以及胚外内胚层干细胞(XEN细胞)样细胞分离中的作用进行深入解析。从农大香猪的胎儿组织提取mRNAs,反转录为cDNAs,以此为模板克隆所需基因,构建逆转录病毒质粒pMXs-pOct4、pMXs-pSox2、pMXs-pKlf4、pMXs-pMyc、pMXs-pGata6、pMXs-pLin28、pMXs-pTbx3以及pMXs-pNanog,运用不同的基因组合感染猪胎儿成纤维细胞(PEF)。结果表明,Gata6与Oct4、Sox2、Klf4和mMyc(简称G6OSKM)共转染可以提高早期重编程效率,Gata6代替Oct4,与Sox2、Klf4和mMyc(简称G6SKM)可以诱导猪胎儿成纤维细胞为iPS(Induced pluripotent stem)细胞,但与OSKM(Oct4、Sox2、Klf4和mMyc)组相比,重编程效率下降。Gata6的过表达使获得的猪iPS细胞在重编程后期发生了分化,形态类似XEN细胞,这些细胞在小鼠胚外内胚层干细胞培养液培养可以维持XEN细胞的形态,表达胚外内胚层干细胞的标记基因,如Gata4、Gata6和Sox17。OSKM 4因子获得的猪iPS细胞过表达Gata6后,也可以产生胚外内胚层干细胞样细胞。综上表明,过表达Gata6可以进行猪胚外内胚层干细胞样细胞的分离,为从正常胚胎对猪XEN细胞的分离与建系,以及猪早期胚胎调控机制的解析提供理论依据。     

牦牛六个多能性相关转录因子OSKMNL的克隆和多顺反子慢病毒载体的构建

旨在克隆牦牛6个多能性相关转录因子Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc、Nanog、Lin28(OSKMNL),构建多顺反子慢病毒载体FUW-teto-OSM-EGFP和FUW-teto-KNL-mCherry。本研究以1头3～5月龄健康雌性牦牛胎儿的生殖嵴组织为研究材料,利用RT-PCR技术克隆牦牛6个多能性相关转录因子OSKMNL的完整编码区序列,并对其进行生物信息学分析;应用无缝克隆技术构建慢病毒载体FUW-teto-OSM-EGFP和FUW-teto-KNL-mCherry;用293T细胞包装慢病毒,将包装好的慢病毒感染293T细胞和牦牛成纤维细胞,通过观察荧光表达和RT-PCR技术检测病毒感染情况(试验分为病毒感染组和空白对照组,每个组设置3个重复)。结果表明,克隆的牦牛OSKMNL基因的编码区大小分别为1 083、963、1 434、1 320、903、618 bp;序列分析发现牦牛OSKMNL氨基酸序列与黄牛的同源性在99%以上,其中Sox2、Klf4、c-Myc与黄牛的同源性为100%;进化树结果显示牦牛与黄牛、瘤牛、水牛的亲缘关系最近,与小鼠的亲缘关系最远;蛋白结...     

爪蟾卵母细胞抽提物可诱导牛胎儿成纤维细胞发生部分重编程

应用非洲爪蟾卵母细胞抽提物处理和牛胎儿成纤维细胞(Japanese Black cattle fetal fibroblasts,JBCFF),观察处理前后细胞的形态学变化,同时用免疫荧光染色法检测组蛋白的乙酰化状态和OCT4蛋白的表达,并对其多能性标志基因的mRNA表达水平进行定量分析。结果表明,与未处理细胞相比,经抽提物处理和牛胎儿成纤维细胞组蛋白H3K9乙酰化程度与未处理组无显著差异;培养5~6d后细胞聚集形成"克隆簇"中碱性磷酸酶和Oct4蛋白染色阳性;同时也检测到Oct4和Nanog基因在其中的表达,而Sox2基因未见表达;且Oct4、Nanog基因表达量随处理后细胞培养时间的延长(4、5、6d)而呈依次上升趋势。可见,爪蟾卵母细胞抽提物能诱导和牛胎儿成纤维细胞发生部分重编程,恢复其发育全能性,这对牛诱导性干细胞制备方法的探索和体细胞克隆及转基因克隆牛效率的提高具有一定的借鉴意义。     

利用诱导因子Oct4、Sox2和SV40T的mRNA介导体细胞重编程研究

为利用特定诱导因子Oct4、Sox2和SV40T的体外转录mRNA实现安全的成纤维细胞重编程,本研究成功构建了特定诱导因子Oct4、Sox2和SV40T的mRNA体外转录载体,并对体外转录mRNA进行了5′和3′端加工修饰;进行了诱导因子mRNA的293和IMR90细胞转染试验,利用免疫细胞化学、免疫荧光和Real-Time PCR分别检测了Oct4、Sox2、SV40T和Nanog的表达情况。结果显示,以上2种细胞以Oct4∶Sox2∶SV40T=2∶1∶1的mRNA比例转染后均表达这3种特定诱导因子,且相应蛋白都正确地定位在细胞核上。转染细胞中Oct4和Nanog的表达都特异性地增高。结果提示,3种诱导因子的体外转录mRNA能够在体内协同作用,激活细胞内源性干性标志基因Nanog的表达,为开启重编程过程奠定了坚实的基础。     

丙戊酸钠促进猪再克隆胚胎体外发育

对VPA处理的最佳处理时间和处理浓度进行探索,希望通过VPA处理来改善再克隆胚胎的发育能力.结果表明,使用1 mmol/L VPA处理16 h,可以获得较高的囊胚形成率.然后通过免疫荧光检测发现,囊胚时期acH3K9的乙酰化水平在处理组中高于非处理组.多能性因子Oct4、Nanog、Sox2和Klf4的实时定量检测结果则显示,它们之间的表达水平同样差异不显著.结果表明VPA能够显著提高猪再克隆胚胎体内发育能力.     

干细胞中两个关键细胞因子Oct4和Sox2

胚胎干细胞(ESC)在谱系特异性标志被激活前,Oct4和Sox2蛋白水平是细胞向谱系选择发展过程中的连续临时性标志。Oct4和Sox2转录因子在启动细胞重编程、维持ESC多能性和决定其是否走向分化方面具有关键作用。它通过与靶基因调控区结合,选择性地抑制分化基因或者激活多能性基因的表达而达到调控目的。干细胞共激活复合物(SCC)是Oct4和Sox2在Nanog基因协同激活时所需要的,它直接与Oct4和Sox2相互作用并集中在Nanog和Oct4启动子部位以及大部分被Oct4和Sox2占据的基因组区域,在维持ES细胞多能性和保持基因组完整性方面发挥着重要功能。因此,对Oct4、Sox2这两个关键性细胞因子作用机制深入了解,有助于细胞重编程分子机制的进一步阐明,为干细胞的相关研究奠定基础。     

猪胚胎早期卵裂时间与其发育潜能关系的初步研究

旨在探讨初次卵裂时间对猪孤雌胚胎发育潜能及其基因相对表达水平的影响。本试验从健康母猪卵巢上抽取卵母细胞进行体外成熟培养,将猪孤雌激活胚胎分为早期卵裂组(16～22 h)与晚期卵裂组(26～32 h)统计比较卵裂率和囊胚率,并对囊胚的多能性相关基因Oct4、Sox2、Klf4等和凋亡相关基因Bcl-xl、Bax、Caspase-3的相对表达水平进行分析检测。结果表明,猪孤雌激活胚胎在16～22 h发生卵裂的为50%～60%,而26 h之后发生卵裂的不到20%,在18 h前完成第一次卵裂的胚胎囊胚发育率为79%,42 h后发生初次卵裂的胚胎无法发育至囊胚期。猪孤雌激活胚胎早期卵裂组的囊胚发育率显著高于晚期卵裂组(P0.05)。早期卵裂组囊胚的Oct4、Nanog、Sox2、Klf4基因的表达量显著高于晚期卵裂组(P0.05),Oct4、Sox2、Klf4基因的相对表达量极显著高于晚期卵裂组(P0.01),Bax和Caspase-3基因的相对表达水平极显著低于晚期卵裂组(P0.01),而Bcl-xl作为保护因子其表达量相对于晚期卵裂胚胎(26～32 h)显著上调(P0.05)。结果显示,初次卵裂时间较早的猪孤雌激活胚胎发育潜能显著高于较晚卵裂胚胎,其囊胚多能性相关基因表达上调,凋亡相关基因表达下调,卵裂时间可作为鉴定猪孤雌激活胚胎发育潜力的重要参数。     

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。     

猕猴外周血液中多潜能调控因子Oct4、Nanog和Sox2基因的表达

采用半定量RT-PCR对采自幼体(2岁以内)、亚成体(2～5岁)和成体(5岁以上)猕猴共28份外周血样品进行分析.结果显示,幼体和亚成体猕猴所有外周血样品均转录表达Oct4、Nanog和Sox2基因,大部分成体猕猴外周血样品(8/12)表达Oct4、Nanog和Sox2基因,少数样品仅表达Oct4和Sox2(2/12)或Oct4和Nanog(1/12),1份样品不表达3个基因;同一年龄组内,Sox2表达水平均显著高于Oct4和Nanog(P≤0.05),幼体组Oct4和Nanog的表达水平没有显著性差异(P＞0.05),亚成体组和成体组Oct4的表达水平均显著高于Nanog(P≤0.05);在不同年龄组间,Oct4和Nanog表达水平没有显著性差异(P＞0.05),幼体组Sox2表达水平显著高于成体组(P≤0.05).结果表明,在生理条件下Oct4、Nanog和Sox2基因在不同年龄段猕猴外周血中均转录表达,不同基因表达水平存在一定差异,随年龄增加这些基因表达量有降低的趋势.     

猪肌肉卫星细胞的分离培养及生物学特性鉴定

以猪胎儿为材料,采用胶原酶消化法或组织块法培养胎儿背部最长肌获得了肌肉卫星细胞,该细胞体外可以传到9代以上。培养的细胞多呈纺锤体型和梭型,具有明显的方向性,呈典型的长轴平行排列。流式细胞仪分析结果显示,该细胞呈CD29、CD166、CD45、CD44阳性,CD71、CD34阴性。RT-PCR检测发现其表达Desmin、C-Myc、Nanog、Pcna、Oct4、Klf4,弱表达Myog,不表达Sox2、MyoD。免疫组化染色发现其表达Desmin等肌肉细胞的特异性标记,同时表达Nanog、Pcna等多能性细胞标记。本试验建立了一种简便高效的猪肌肉卫星细胞体外分离和培养方法,得到的细胞具有肌肉卫星细胞的典型生物学特性,同时表达间质干细胞和多能性干细胞的部分标记。     

Derivation of Canine Induced Pluripotent Stem Cells

Dogs and humans have many inherited genetic diseases in common and conditions that are increasingly prevalent in humans also occur naturally in dogs. The use of dogs for the experimental and clinical testing of stem cell and regenerative medicine products would benefit canine health and welfare and provide relevant animal models for the translation of therapies to the human field. Induced pluripotent stem cells (iPSCs) have the capacity to turn into all cells of the body and therefore have the potential to provide cells for therapeutic use and for disease modelling. The objective of this study was to derive and characterize iPSCs from karyotypically abnormal adult canine cells. Aneuploid adipose‐derived mesenchymal stromal cells (AdMSCs) from an adult female Weimeraner were re‐programmed into iPSCs via overexpression of four human pluripotency factors (Oct 4, Sox2, Klf4 and c‐myc) using retroviral vectors. The iPSCs showed similarity to human ESCs with regard to morphology, pluripotency marker expression and the ability to differentiate into derivatives of all three germ layers in vitro (endoderm, ectoderm and mesoderm). The iPSCs also demonstrated silencing of the viral transgenes and re‐activation of the silent X chromosome, suggesting full reprogramming had occurred. The levels of aneuploidy observed in the AdMSCs were maintained in the iPSCs. This finding demonstrates the potential for generating canine induced pluripotent stem cells for use as disease models in addition to regenerative medicine and pharmaceutical testing.     

Effect of DNA Methylation Inhibitor 5-Aza-CdR on Patterns of Pluripotent-related Genes and Methylation Genes in Handmade Cloning Embryo

The expression pattern of pluripotent gene Oct4 and Nanog,and methylation related genes Dnmt1 and Tets of handmade cloning (HMC) embryos were studied by Real-time quantitative PCR assay.The effect of genes expression pattern by 5-Aza-CdR on HMC reconstructed embryos was also explored. The results showed that the expression of Oct4,Nanog and Tet3 genes reached peak on 2-cell stage,the expression of Dnmt1 and Tet2 genes declined with the embryo development,while the expression of Tet1 gene increased.The use of 5-Aza-CdR didn't change the expression pattern of Oct4,Tet1 and Tet3 genes,but increased the expression of Nanog gene at the beginning of embryo development,while decreased the expression of Dnmt1 and Tet2 genes.The expression pattern of Oct4,Nanog,Dnmt1 and Tets genes in the development of HMC embryo was established,the use of 5-Aza-CdR could influence the methylation process of HMC embryo.     

DNA甲基化酶抑制剂5-Aza-CdR对多能基因及甲基化相关基因在徒手克隆胚胎中表达模式的影响

本试验通过实时荧光定量PCR方法对多能基因Oct4和Nanog及DNA甲基化相关基因Dnmt1和Tets在徒手克隆（handmade cloning,HMC）胚胎中的表达模式进行初步研究,并探讨5-Aza-CdR处理重构胚对这些基因表达模式的影响。结果显示,Oct4、Nanog和Tet3的表达在2细胞时期达到顶峰,Dnmt1和Tet2基因的表达随HMC胚胎发育而下降,而Tet1基因随HMC胚胎发育表达上升。使用5-Aza-CdR处理重构胚没有改变Oct4、Tet1和Tet3基因的表达模式,使Nanog基因在胚胎发育初期表达增加,Dnmt1和Tet2基因在胚胎发育初期表达降低。研究初步确立了Oct4、Nanog、Dnmt1和Tets基因在HMC胚胎的表达模式,5-Aza-CdR对重构胚的处理可对HMC胚胎的甲基化模式产生影响。     

miRNA对干细胞重编程的影响

miRNA在胚胎干细胞(ES)细胞的自我更新及多能性中扮演重要角色,国内外研究结果表明,在体细胞形成诱导性多能干细胞(IPS)的过程中,许多miRNA与Sox2、Oct4和Nanog等调控因子组成调控网络。miRNA在细胞周期、重编程及表型建立过程中也起着重要的调控作用。另外,在IPS细胞形成中,miRNA很有可能代替关键转录因子。     

水牛iPS细胞转录因子Sox2及协助蛋白HA2-TAT的原核表达

为探讨干细胞转录因子与穿膜肽融合表达蛋白对水牛体细胞诱导重编程的可行性,本试验对水牛iPS细胞转录因子Sox2与细胞穿膜肽HIV TAT进行融合表达,以获得具有自主穿膜功能的Sox2蛋白,建立非转基因水牛iPS生产技术体系。首先人工合成了HA2-TAT序列,并将pET-32a（＋）质粒改造为pET-HA2-TAT基础表达载体,再通过双酶切定向克隆将水牛Sox2基因插入pET-HA2-TAT得到原核表达载体pET-NLS-Sox2-TAT;重组质粒转化大肠杆菌BL21（DE3）,经IPTG诱导,用SDS-PAGE电泳和Western blot检测融合蛋白表达,再用Ni 2＋柱进行纯化融合蛋白。结果表明,成功表达了融合蛋白HA2-TAT（24 400）和NLS-Sox2-TAT（57 700）;纯化蛋白NLS-Sox2-TAT在咪唑浓度为365.30mmol/L时,出现蛋白洗脱峰,经Western blot验证表达的融合蛋白具有免疫原性。     

Molecular and Cellular Characterization of Buffalo Bone Marrow‐Derived Mesenchymal Stem Cells

Immune privileged mesenchymal stem cells (MSCs) can differentiate into multiple cell types and possess great potential for human and veterinary regenerative therapies. This study was designed with an objective to isolate, expand and characterize buffalo bone marrow‐derived MSCs (BM‐MSCs) at molecular and cellular level. Buffalo BM‐MSCs were isolated by Ficoll density gradient method and cultured in Dulbecco’s modified Eagle’s medium supplemented with fetal bovine serum (FBS). These cells were characterized through alkaline phosphatase (AP) staining, colony‐forming unit (CFU) assay, mRNA expression analysis (CD 73, CD 90, CD 105, Oct4 and Nanog), immunolocalization along with flow cytometry (Stro 1, CD 73, CD 105, Oct4, Sox2 and Nanog) and in situ hybridization (Oct4 and Sox2). Multilineage differentiation (osteogenic, adipogenic and chondrogenic) was induced in vitro, which was further assessed by specific staining. Buffalo BM‐MSCs have the capacity to form plastic adherent clusters of fibroblast‐like cells and were successfully maintained up to 16^th passage. These cells were AP positive, and further CFU assay confirmed their clonogenic property. RT‐PCR analysis and protein localization study showed that buffalo BM‐MSCs are positive for various cell surface markers and pluripotency markers. Cytoplasmic distribution of mRNA for pluripotency markers in buffalo BM‐MSCs and multilineage differentiation were induced in vitro, which was further assessed by specific staining. To the best of our knowledge, this is the first report of buffalo BM‐MSCs, which suggests that MSCs can be derived and expanded from buffalo bone marrow and can be used after characterization as a novel agent for regenerative therapy.