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中科院:发现组蛋白去乙酰化对神经前体分化的重要作用

近日,国际生物医学重要学术期刊BMC Biology 在线发表了中科院上海生命科学研究院/上海交通大学医学院健康科学研究所乐卫东研究组的最新研究成果“Suppression of histone deacetylation promotes the differentiation of human pluripotent stem cells towards neural progenitor cells”,揭示组蛋白去乙酰化修饰在人多能干细胞向神经前体分化中的重要作用。

人多能干细胞(hPSC;包括人胚胎干细胞hESC和人诱导多能干细胞hiPSC)的神经分化(Neural differentiation)包括两个阶段:hPSC分化为神经前体细胞(NPC)和NPC进一步分化为神经元或者胶质细胞。因此,研究hPSC神经分化的机制对神经退行性疾病的体外模拟,发病机制的研究和细胞治疗的探索有重要的作用。

组蛋白去乙酰化修饰(histone deacetylation)参与了神经分化的过程,但是这一修饰在hPSC向NPC分化阶段的作用并不清楚。博士研究生杨娟和唐宇在乐卫东教授的指导下发现抑制组蛋白去乙酰化修饰能够促进hPSC向NPC分化。在hPSC的神经分化的起始阶段添加去乙酰化酶抑制剂(HDAC inhibitors)能够促进干细胞向外胚层分化,而减少其向中胚层和内胚层的分化。

通过抑制组蛋白的去乙酰化酶,神经前体的标志物如PAX6和SOX2的表达都显着升高,而内胚层的标志物如GATA6的表达降低,进而提高了NPC的生成。研究还进一步发现HDAC3是抑制NPC生成的重要因素之一。在干细胞中HDAC3会与SMRT形成复合体,敲低HDAC3或者SMRT的表达都能促进干细胞分化为NPC,提示HDAC3极可能是通过这一抑制复合体参与神经分化。

该研究阐述了HDACs,尤其是HDAC3在人干细胞向NPC分化中的重要作用,为研究hPSC的神经分化提供了新的思路。同时,该研究还建立了一个新型的高效的神经前体分化的方法,可以促进hPSC在神经退行性疾病的中应用。

此课题研究得到了国家自然科学基金委和中国科学院等经费资助。

 

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