北京生科所863项目成果文章

　　

生物通综合报道，时近年关，北京生命科学研究所近期频传捷报，11月份，该所高绍荣实验室连发两篇文章，两文章受科技部863项目资金资助。

 

11月12日在《Biology  of  Reproduction》发表研究性文章，文章第一作者王淑芳，胡建军博士，郭新政博士，为共同作者，文章通讯作者是高绍荣。文章报道了ADP核糖基化因子-1控制小鼠卵母细胞减数分裂中不对称分裂的新发现。

 

   不对称分裂对于很多生理功能都至关重要，包括干细胞增殖，发育的多样性，卵的减数分裂。在哺乳动物卵母细胞的减数分裂中，卵母细胞要经过两次典型的不对称分裂产生一个体积相对大的卵和两个小的极体，这样保存了尽可能多的营养物质供胚胎发育利用。

 

虽然已知一些小G蛋白如RAC，RAN  和  CDC42在这个过程中对极性产生和纺锤体的极性定位起一定作用，但是具体机制还不清楚。在小鼠卵细胞发育中没有哪个基因突变后可以逆转不对称分裂为均等分裂。

 

这篇文章发现ARF1，也属于Ras小G蛋白家族，控制卵的不对称分裂。把该基因突变后，卵的第一次减数分裂发生对称分裂，产生大小相同的两个卵母细胞而没有小极体的排放。即使在体外受精或孤雌活化后第二次减数分裂同样产生两个相同大小的胚胎。同时作者证明了ARF1通过影响MAPK的活性，控制细胞骨架蛋白Tubulin的结构以及稳定性来控制纺锤体的运动从而影响卵细胞分裂极性。ARF1在小鼠减数分裂中的重要作用的发现提出了一种新的控制哺乳动物卵母细胞不对称分裂的机制。

 

此项研究受科技部863项目(2005AA210930)资金资助。

 

另外，10月20日，高绍荣实验室还在Genetics上发表文章，用具有不同遗传背景(C57/DBA,  C57/129)的小鼠体细胞核移植胚胎干细胞和正常来源的胚胎干细胞作为研究对象，首先用四倍体囊胚重建的方法鉴定了六株胚胎干细胞的全能性。

 

核移植来源的胚胎干细胞(NTES  cells)在以干细胞为基础的细胞治疗中扮演着非常重要的角色，得到全能性良好且表观遗传修饰正常的核移植胚胎干细胞是解决治疗性克隆安全问题的重要前提。DNA甲基化修饰在基因表达和印迹基因的表达中起非常重要的作用，两步法克隆可能存在的不完全重编程问题很可能存在于印迹基因的甲基化水平上，并可能遗传到子代细胞中。因此，研究核移植胚胎干细胞的印迹基因甲基化状态及其与全能性的关系对于干细胞依赖的细胞治疗的临床应用具有重要理论和实际上的指导意义。

 

本研究中研究小组利用Bisulfite  Genomic  Sequencing并结合COBRA方法，对于六株干细胞系的三个印迹基因(H19,  Peg1,  Peg3)进行分析。研究发现在长时间体外培养(p20)的四株核移植胚胎干细胞中均存在着不同程度的甲基化异常现象。其中H19表现出了高度动态的甲基化模式，而Peg3则具有相对稳定的甲基化模式。虽然核移植来源的胚胎干细胞具有很好的全能性，但是潜在的印迹异常将成为其在细胞治疗中的潜在危险，筛选具有正常表观遗传修饰的核移植胚胎干细胞系对于干细胞的临床应用将是不可或缺得。

 

文章作者包括，常港(中科院动物研究所联合培养博士生)为该文的第一作者；参与此项工作的还有，刘胜(技术员)，王凤超博士，张郁(技术员)，寇朝辉(技术员)；北京生命科学研究所的高绍荣博士和中科院动物研究所的陈大元研究员是本文的共同通讯作者。

此项研究为科技部863和北京市科委资助课题，在北京生命科学研究所高绍荣实验室完成。

生物通 综合

 

高绍荣实验室简介

本实验室工作主要集中在研究哺乳动物体细胞克隆胚胎发育过程中再编程(Reprogramming)的分子机理。将体细胞核通过显微操作移入去除遗传物质的成熟卵母细胞中从而启动胚胎发育是一个由体细胞基因表达逆转进入胚胎细胞基因表达的再编程过程，正是由于我们对卵母细胞再编程的分子机理不清楚才使克隆成功的效率仍然处于非常低的水平。而能够分离纯化卵母细胞中特有的再编程因子(Reprogramming Factors) 将会对克隆效率的提高以及干细胞的研究起到十分重要的意义。我们今后工作重点之一就是要通过核移植并结合生物化学的方法鉴定卵母细胞胞质中的这些重要因子。

 

近来，人们已经意识到胚胎干细胞的研究对一些疾病治疗的重大前景。通过核移植的方法可以得到与病人遗传信息相同的胚胎干细胞，从而可以消除移植后免疫排斥的可能。我们实验室已经通过核移植的方法建立起了数十株小鼠体细胞克隆胚胎干细胞系并正在进行体外分化为心肌组织的研究和体内移植后功能的鉴定。同时我们正在进行人治疗性克隆的研究以期尽快建立病人来源的体细胞核移植胚胎干细胞系。

 

小鼠胚胎发育过程中卵母细胞与早期胚胎极性发生机理的研究也是我们实验室的重要研究方向。

 

因此，本实验室以后的工作主要集中在：

 

1. 研究克隆胚胎再编程(Reprogramming)的分子机理，鉴定与纯化卵母细胞中特有的再编程因子(Reprogramming factor)。

 

2. 建立克隆胚胎干细胞系并进行体外分化与功能的研究。

 

3. 小鼠卵母细胞与早期胚胎极性发生机理的研究。