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目的体细胞核移植(somatic cell nuclear transfer, SCNT)和诱导多潜能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)是体细胞重编程研究中最有效、研究最广泛的两种方式。目前对体细胞核移植表达谱的分析受到难以获得足够DNA因素的制约,我们通过对iPSCs转录谱的分析,获得在iPSCs重编程过程中的关键基因,预测其在SCNT重编程过程中的作用,为提高SCNT重编程效率,揭示体细胞核移植机制提供理论基础。 方法分别整合来自美国国家生物技术信息中心(national center for biotechnology information,NCBI)的高通量基因表达(geneexpression omnibus,GEO)数据库提供的小鼠iPSCs(miPSCs)、小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cells, mESCs)和体细胞的微阵列(microarray)实验数据,以及已发表研究中提供的有关miPSCs和/或mESCs与体细胞相比较的差异表达数据集,获得与体细胞相比较,多潜能细胞中(miPSCs和mESCs)共同上调和下调基因集;通过基因本体论(gene ontology,GO)功能注释和在线《人类孟德尔遗传》(online mendelian inheritance in man,OMIM)功能数据库查询,筛选出与异染色质、胚胎发育和细胞周期这些重编程过程中重要功能的关键基因;建立并收集B6D2F1品系小鼠的胎儿成纤维细胞(mouse embryonic fibroblasts,MEFs)和mESCs,并采用pMXs逆转录病毒载体转染系统导入4个转录因子(OCT4,SOX2,Klf4和c-Myc)诱导MEFs获得miPSCs;采用qPCR实验技术在miPSCs、mESCs和MEFs细胞水平上鉴定关键基因的表达水平;在SCNT和胞质内单精子注射(intracytoplasmic sperm injection,ICSI)获得的囊胚中检测这些差异表达的基因,并对存在差异表达的基因进行基因互作分析和GO功能注释。 结果1)通过整合GEO数据库中提供的32个研究的31个GEO系列(GEOseries,GSE)实验数据与体细胞相比较获得miPSCs和mESCs中共上调差异表达基因3,179个和共下调差异表达基因1,820个,整合已发表文献获得共上调差异表达基因2,622个和共下调差异表达基因2,534个,GO功能注释结果显示重编程与多个生物学过程相关联;2)在共上调差异表达基因集中筛选出32个与异染色质、胚胎发育和细胞周期相关的关键基因,其中23个基因在miPSCs和mESCs中表达水平存在差异,且大多数基因的表达水平在早代次miPSCs中高于晚代次;3)23个差异表达基因中有15个基因在SCNT和ICSI囊胚中表达,其中12个基因的表达水平均存在差异;GO功能注释和互作网络分析显示这些基因与染色体重组、异染色质、转录调控以及细胞周期相关。 结论本研究首次采用生物信息学方法获得与体细胞相比较,多潜能细胞中(miPSCs和mESCs)共同上调和下调差异表达基因集;所筛选出的基因在iPSCs和SCNT这两种重编程过程中的转录调控水平存在异同;今后对于提高SCNT重编程效率的研究将着重关注所筛选出的基因功能。