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目的: 精子发生是指在睾丸曲细精管中的初级生殖细胞发育为成熟精子的过程,其起始于精原干细胞(SSCs)的增殖和分化,是一个循环有序、高度协调、持续进行的过程,这个过程受到各种内外源性因子的严格调控,其中组织细胞特异性转录因子发挥着重要作用。相关研究表明,TAF4B、LHX1、FOXO1、ETV5、ID4、PLZF、BCL6B是精原干细胞发育和功能维持的关键转录因子,而SOX17及其下游基因BLIMP1亦已被证实对调控早期生殖细胞发育至关重要。我们的前期工作以慢病毒作为载体将OCT4、SOX2、KLF4、c-Myc、NANOG、LIN-28等六个转录因子转入人脐带间充质干细胞(HuMSCs)中,成功构建了具有很强生殖分化潜能的HuMSCs来源的诱导性多能干细胞(iPSCs),并发现HuMSCs源iPSCs经BMP4向男性生殖细胞方向诱导分化过程中TAF4B等七个组织细胞特异性转录因子规律性表达,提示它们可能介导了SSCs不同阶段的发育。本研究希望借助HuMSCs、HuMSCs源iPSCs和电转染技术,进一步梳理TAF4B、LHX1、FOXO1、ETV5、ID4、PLZF、BCL6B这七个精子发生关键转录因子间可能存在的调控网络,并探究SOX17及其下游基因BLIMP1与TAF4B等七个转录因子在男性生殖细胞诱导分化过程中的调控关系,以期发现精子发生相关基因新的调节通路,进一步理解精子发生这一复杂过程,为今后通过组织细胞特异性转录因子直接转分化获得不育患者自身来源的生殖细胞,治疗男性不育,提供新的思路。 方法: ⑴组织块贴壁法培养人脐带间充质干细胞,消化传代至第3代后将重组质粒TAF4B、LHX1、FOXO1、ETV5、ID4、PLZF、BCL6B分别通过共同和单独两种方式电转染入HuMSCs中,电转后48h进行药物筛选,取药筛后12d细胞标本,以未加入质粒直接进行电转染操作的第3代HuMSCs中TAF4B等七个转录因子及SOX17、BLIMP1基因表达量为基础表达量,利用Real-time qPCR技术检测共同电转染和分别单独电转染TAF4B等七个质粒后各转录因子及SOX17、BLIMP1基因表达量的变化。⑵HuMSCs源iPSCs在体外经拟胚体方式由骨形态发生蛋白4(BMP4)向男性生殖细胞方向诱导分化,选取诱导后不同时间点(诱导当天、第3天、第7天、第10天、第14天,第21天)检测SOX17和BLIMP1基因的表达变化。 结果: ①将TAF4B、LHX1、FOXO1、ETV5、ID4、PLZF、BCL6B七个转录因子共同电转染入第3代HuMSCs后TAF4B等七个转录因子及SOX17基因表达量均有不同程度升高,差异均具有统计学意义,其中PLZF、SOX17表达上调尤为明显,结果表明TAF4B等七个质粒可成功电转染入第3代HuMSCs并使各组织细胞特异转录因子及SOX17基因表达上调;进一步将TAF4B等七个质粒进行分别单独电转染,结果显示单独电转染TAF4B质粒后, TAF4B、FOXO1、ID4、BCL6B表达升高,ETV5、PLZF表达下降;单独电转染LHX1质粒后,LHX1、TAF4B、FOXO1、ETV5、ID4、BCL6B表达升高,PLZF表达下降;单独电转染FOXO1质粒后,FOXO1、TAF4B、ETV5、ID4、BCL6B表达升高,LHX1、PLZF表达下降;单独电转染ETV5质粒后,TAF4B、FOXO1、ETV5、ID4、BCL6B表达升高;单独电转染ID4质粒后,TAF4B、FOXO1、ID4、PLZF、BCL6B表达升高,ETV5表达下降;电转染PLZF质粒后,TAF4B、FOXO1、ETV5、ID4、BCL6B表达升高,PLZF表达下降;单独电转染BCL6B质粒后,TAF4B、FOXO1、ETV5、ID4、BCL6B表达升高;差异均具有统计学意义;单独电转染TAF4B、LHX1、FOXO1、ETV5、ID4、PLZF、BCL6B均能使SOX17表达明显升高;单独电转染LHX1、PLZF后BLIMP1表达轻微升高,电转染TAF4B、BCL6B后BLIMP1表达下降,差异均具有统计学意义。②在HuMSCs源iPSCs在体外经拟胚体方式由BMP4向男性生殖细胞方向诱导分化过程的不同时间点,SOX17及其下游基因BLIMP1表达量规律升高及下降,呈规律性表达,其中SOX17表达在诱导后第3天开始升高达到最高值,第7天升高幅度下降,至第10天为表达上升的最低值,表达升高持续至诱导后第14天,在诱导后第21天表达量较自发分化组下降,差异均具有统计学意义;而BLIMP1基因表达亦在诱导后第3天开始升高并达到最高值,至诱导后第7天轻微上调,到第10天上调幅度上升,表达升高持续至诱导后第14天,在诱导后第21天表达下降,差异均具有统计学意义。 结论: ⑴TAF4B、LHX1、FOXO1、ETV5、ID4、PLZF、BCL6B七个组织细胞特异性转录因子相互间存在着复杂的调控关系,它们所构成的调控网络贯穿了精原干细胞发育和功能维持的每个环节,共同介导了精子发生的顺利进行。⑵SOX17及其下游基因BLIMP1在HuMSCs源iPSCs经BMP4向男性生殖细胞方向诱导分化过程中呈规律性表达,其中SOX17与TAF4B等七个转录因子高度关联,提示它可能通过TAF4B等七个组织细胞特异性转录因子所构成的复杂调控网络在精子发生过程中的不同环节发挥作用。