诱导多潜能干细胞和体细胞核移植胚胎重编程中关键基因的比较研究

来源 :哈尔滨医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lwzeta
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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。
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