哺乳动物胚胎发育学科组在干细胞基因组稳定性调控机制研究中取得重要进展

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日期:2020-11-06 16:49:41    来源:科技日报    

干细胞是机体发育和组织稳态维持的基础,基因组稳定是干细胞干性维持和再生医学应用的前提。记者从中科院昆明动物研究所获悉,该所哺乳动物胚胎发育学科组近日在干细胞基因组稳定性调控机制研究中取得了重要进展,相关成果发表在国际期刊《科学进展》上。

研究干细胞如何维持基因组稳定有助于推动干细胞的安全应用,理解相关发育疾病的致病机理。昆明动物研究所郑萍研究员带领的哺乳动物胚胎发育学科组,长期关注干细胞维持基因组稳定性的独特机制。此前,课题组鉴定了胚胎干细胞基因组稳定性调控的关键多功能因子Filia,揭示了其不同的作用途径,并发现人类同源基因的功能突变能导致胚胎发育失败和复发性流产。

“和胚胎干细胞比较,组织干细胞仅具备组织特异的发育潜能。但它们是否在基因组稳定性维持上存在一些共同调控机制?为了探究这一问题,我们在小鼠神经干-祖细胞中对Filia的表达和功能进行了研究。”郑萍介绍说,有趣的是,这个因子仅特异表达在出生后的小鼠海马神经干细胞中。功能研究发现,Filia调控大脑海马神经干细胞的基因组稳定。

研究发现,大脑海马区Filia缺失后,会产生严重的DNA双链断裂及异常的神经发生。行为学实验进一步表明,海马相关的神经功能受损,小鼠表现出学习和空间记忆能力下降、焦虑。

“为了进一步理解基因组不稳定如何导致神经发生及功能异常,我们还利用高通量全基因组易位测序技术,对Filia缺失诱导的DNA双链断裂位点进行了定位研究。”郑萍说,他们因此发现很多调控神经发生和神经功能的基因受到影响,产生了双链断裂热点,由此可影响基因功能。最后,课题组在猕猴神经干细胞中,也发现同源基因在猴神经干细胞中具有保守功能,这意味着人类这个基因功能的变异,可能导致神经系统发育疾病。

此项研究,揭示了Filia在调控海马正常神经发育和功能中的重要意义,也提出不同脑区神经干细胞的基因组稳定性调控机制可能存在区域特异性,以适应不同的神经发生功能。(记者 赵汉斌)

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