论文部分内容阅读
体细胞重编程(somatic cell reprogramming)指已经分化的体细胞发生命运转变的过程，包括分化的体细胞重新变成具有发育多能性的细胞(inducedpluripotent stem cells，iPSC)或转变成其它类型的细胞的过程（转分化，transdifferentiation）。iPSC的诞生有着重大的意义，一方面它可以为基础研究提供独特的平台，另一方面它又可以为细胞移植治疗提供来源于患者自体的细胞，因此具有广泛的应用前景。然而，iPSC为人类健康事业造福之前，我们需要充分了解的iPSC形成的分子机制。因此，科学家们已经开展了大量的研究，发现许多转录因子，表观修饰调控分子及多种信号通路在体细胞重编程过程中发挥着重要的作用。然而，体细胞重编程的分子机制还有许多尚未解决的问题。其中，我们关注的问题则聚焦在是否存在着新的参与体细胞重编程发生的信号通路。 Calcineurin-NFAT信号通路调控许多重要的生物学过程，其激活主要受细胞内钙离子浓度的调节。我们实验室早期的研究结果表明calcineurin-NFAT信号通路在小鼠ESC(embryonic stem cell)起始胚层命运分化过程及小鼠早期胚胎发育过程中发挥着至关重要的作用。而体细胞重编程一定程度上可以看成ESC分化过程的逆过程，因此我们提出了如下问题，calcienurin-NFAT信号通路是否在重编程过程中也发挥着重要作用呢？如果有作用，又是什么样的作用呢？为了回答上述问题，我们开展了本课题的研究。 我们发现通过小分子抑制剂和基因RNA干扰技术等方法抑制calcineurin-NFAT信号通路的激活都可以显著地抑制小鼠成纤维细胞重编程的效率。而且，calcineurin-NFAT信号通路在重编程的不同阶段存在着不同的激活状态并发挥着不同的作用。具体来说，在重编程的早期阶段，calcineurin-NFAT信号通路有一个短暂的激活增强过程。如果在重编程的早期抑制该信号通路可显著的降低体细胞重编程的效率，因此这个短暂的激活过程对于重编程来说是必须的。相反，在重编程的晚期阶段，当细胞逐渐建立全能网络的过程中，calcineurin-NFAT信号通路会失去活性，而该信号异常的持续激活会导致体细胞重编程效率的下降。值得一提的是，在重编程晚期阶段人为地抑制calcineurin-NFAT信号通路并不能够促进重编程细胞多能性状态的建立。因此，重编程晚期阶段calcineurin-NFAT信号通路的失活对于多能性的建立是需要的，但是本身不足以完成多能性的建立。探索calcineurin-NFAT信号通路在重编程过程中的作用机制上，我们发现calcineurin-NFAT信号通路参与调控了许多重要的早期重编程事件，包括间充质-上皮细胞转化(mesenchymal to epithelial transition，MET)，细胞粘附以及E-cad和SSEA1双阳性的中间态细胞的产生。 总而言之，本研究首次报道了calcineurin-NFAT信号通路在体细胞重编程全能性建立过程中发挥着至关重要的、重编程阶段依赖的作用。该发现丰富了我们对体细胞重编程的分子机制的理解，为进一步优化多能性的建立体系和在细胞移植治疗中的应用提供了一些新的理论指导。