来自第三军医大学的研究人员证实,Dax1与Nanog平行作用稳定了小鼠胚胎干细胞并诱导了多能性。研究结果发表在10月6日的《自然通讯》(Nature Communications)杂志上。
第三军医大学的胡福泉(Fu-Quan Hu)教授及蹇锐(Rui Jian)博士是这篇论文的共同通讯作者。胡福泉教授的主要研究领域包括微生物基因组学和抗微生物感染。
胚胎干细胞(ESCs)是指当受精卵分裂发育成囊胚时内细胞团的细胞,其具有在体外无限增殖、自我更新和多向分化的特性。了解多能性的维持机制不仅可以推动组织工程学、胚胎发育和研究的发展,还能够促成新的诱导多能干细胞(iPSC)技术(延伸阅读:Science揭示干细胞自我更新的工具箱)。Oct4和Nanog是ESCs中充分了解的多能性因子。研究证实以Oct4/Nanog为中心的调控网络在ESC命运决定中起关键作用。尽管当前该网络中的因子列表迅速地扩展,对于这些因子与Oct4和Nanog的功能关系却知之甚少。
Nanog过表达可阻断ESCs分化为胚外内胚层(extra-embryonic endoderm,ExEn),促成细胞因子非依赖性的自我更新。Gata6和Nanog之间的相互拮抗被认为决定了ExEn与干细胞的命运。具体说来,过量的Gata6可导致ExEn谱系,而过量的Nanog则促成干细胞状态。不同于Nanog,Oct4表达受到严密地调控由此来维持ESC多能性。Oct4表达下降低于50%时可上调转录因子Cdx2和Eomes诱导ESC分化为滋养外胚层(trophectoderm,TE)。而当Oct4表达超过150%时,ESC则主要分化为ExEn细胞,伴Gata6表达增加。
相比于Oct4相对一致的表达,ESCs中的Nanog表达并不均一且呈动态变化。Nanog高水平的ESCs具有高自我更新效率,而Nanog低水平的ESCs更倾向于分化ExEn,并上调Gata6。到目前为止,仍不是很清楚Nanog高水平和Nanog低水平状态转变过程中多能性的稳定机制。Nanog低水平或无Nanog的ESCs能够维持自我更新能力和多能性,表明Gata6增高并不足以诱导ExEn分化。因此,有可能存在其他功能上独立于Nanog的ESC特异性转录因子,参与抑制了Nanog无或低水平的ESCs中的Gata6充分活化以及ExEn分化。