摘要: 啮齿类动物的胚胎干细胞(ESCs)与上胚层干细胞(EpiSCs)是建系来源不同的两大多能性干细胞。啮齿类动物的胚胎干细胞主要依靠LIF和BMP4来维持多能性状态，其具有体内外分化成三胚层细胞的能力;啮齿类动物的胚胎干细胞可以通过二倍体嵌合参与胚胎发育过... 展开 啮齿类动物的胚胎干细胞(ESCs)与上胚层干细胞(EpiSCs)是建系来源不同的两大多能性干细胞。啮齿类动物的胚胎干细胞主要依靠LIF和BMP4来维持多能性状态，其具有体内外分化成三胚层细胞的能力;啮齿类动物的胚胎干细胞可以通过二倍体嵌合参与胚胎发育过程，又可以通过四倍体补偿获得可育的动物后代。啮齿类动物上胚层干细胞则依靠Activin/Nodal和bFGF-ERK维持其未分化的状态，其具有体内外分化得到三胚层细胞的能力，但不能参与正常的胚胎发育过程。在生物学特性方面，啮齿类动物上胚层干细胞与人胚胎干细胞表现出相似的特征。本论文着重阐述了以下几个问题:(1)如何建立稳定的啮齿类动物上胚层干细胞系;(2)上胚层干细胞与胚胎干细胞是否能够相互转化;(3)上胚层能否建立单倍体细胞系。 首先，我们建立了符合标准的小鼠上胚层干细胞系，表现在:(1)细胞集落的形态为单层扁平状;(2)碱性磷酸酶染色为阴性;(3)表达多能性基因Oct4、Nanog，及上胚层特异的标记分子;(5)能够形成拟胚体，能够分化成三胚层来源的各种细胞类型;(6)能够形成畸胎瘤;(7)雌性细胞系，其中一条X染色体处于失活状态;(8)不能够形成嵌合鼠等。同时，我们还尝试建立大鼠上胚层干细胞系，将其在体外培养了3代。 其次，小鼠ESCs在EpiSC培养体系下可分化形成小鼠EpiSCs。相应地，通过EpiSC培养体系直接转换为小鼠ESC培养体系的方法，我们可以实现小鼠EpiSCs向小鼠ESC状态的转化;在含有20％ Knockout血清的小鼠ESC培养体系下，比在含有15％胎牛血清的小鼠ESC培养体系下，EpiSCs向ESCs转化的效率会显著性升高;EpiSCs转化得到的reverted ESCs符合ESC的鉴定标准，如reverted ESCs表达多能性标记基因Oct4、Nanog，及ESC特异标记分子Rex1，不表达EpiSC特异标记分子Cer1;碱性磷酸酶染色为阳性;具有二倍体嵌合和四倍体补偿能力等。 最后，通过单精注射到去核的卵母细胞构建单倍体胚胎的方法，我们在体外建立了单倍体胚胎干细胞系;在体外培养中，单倍体胚胎干细胞需要通过流式分选单倍体的方法维持单倍体状态;与二倍体胚胎干细胞一样，孤雄单倍体胚胎干细胞同样具有多能性;为了验证处于EpiSC状态的多能性干细胞是否可以建立单倍体干细胞系，我们将孤雄单倍体胚胎干细胞在EpiSC体系下体外诱导分化，最终得到了2株单倍体上胚层干细胞系;这两株单倍体上胚层干细胞都符合上胚层干细胞鉴定的所有标准;为了研究上胚层干细胞进一步分化后，其单倍体状态是否可以维持，我们将单倍体上胚层干细胞做神经分化，最终得到了Nestin阳性的单倍体神经样细胞，证明了上胚层干细胞分化早期的细胞可以存在单倍体。 综上，我们建立了符合标准的小鼠上胚层干细胞系;通过培养体系的转换，我们能够将小鼠胚胎干细胞与上胚层干细胞进行体外相互转化;建立了单倍体上胚层干细胞系，证明了上胚层仍然存在单倍体，推动了单倍体细胞维持机制的研究工作。 收起