生物通報(bào)道：來(lái)自北京生命科學(xué)研究所，英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)的研究人員報(bào)道了不同發(fā)育階段小鼠卵母細(xì)胞的蛋白質(zhì)組學(xué)特點(diǎn)，為進(jìn)一步鑒定卵母細(xì)胞重編程因子打下基礎(chǔ)。這一研究成果公布在PNAS雜志上。
文章的通訊作者是北京生命科學(xué)研究所的高紹榮研究員，以及愛(ài)丁堡大學(xué)的Ian Wilmutc，前者是著名的干細(xì)胞研究學(xué)者，曾在國(guó)際上首次報(bào)道了通過(guò)四倍體囊胚注射得到完全由iPS細(xì)胞來(lái)源的小鼠。
文章的第一作者是博士生王淑芳，該論文的其它作者包括寇朝輝，景志毅，張郁，郭欣政博士，董夢(mèng)秋博士。這項(xiàng)研究由科技部和北京市政府資助，在北京生命科學(xué)研究所完成
卵母細(xì)胞具有非常強(qiáng)的重編程能力，它可以在短短幾個(gè)細(xì)胞周期內(nèi)把高度分化的體細(xì)胞重編程為了具有全能性的克隆胚胎并可以進(jìn)一步發(fā)育成為克隆動(dòng)物。然而卵母細(xì)胞中究竟有什么重要的重編程因子還不清楚，要想了解哪些蛋白是卵母細(xì)胞重編程過(guò)程所需要的蛋白，就需要對(duì)卵母細(xì)胞蛋白質(zhì)組做深入研究。但是由于取材的限制，已知的卵母細(xì)胞蛋白表達(dá)圖譜只發(fā)現(xiàn)幾百種蛋白。
在這篇題為“Proteome of mouse oocytes at different developmental stages”的文章中，研究人員闡述了不同發(fā)育階段小鼠卵母細(xì)胞的蛋白質(zhì)組學(xué)特點(diǎn)，為進(jìn)一步鑒定卵母細(xì)胞重編程因子打下基礎(chǔ)。
研究人員在應(yīng)用LC-MS蛋白質(zhì)譜方法對(duì)每組7000個(gè)未成熟的GV卵母細(xì)胞、成熟的MII卵母細(xì)胞和受精卵進(jìn)行研究，該研究在GV、MII、受精卵中分別鑒定發(fā)現(xiàn)了2781、2973、2082種蛋白，同時(shí)也分析了不同發(fā)育階段卵母細(xì)胞對(duì)應(yīng)的表達(dá)豐富的信號(hào)通路。
這一研究是至今在哺乳動(dòng)物卵母細(xì)胞發(fā)育中最豐富的蛋白質(zhì)組研究。卵母細(xì)胞和受精卵的蛋白質(zhì)組研究對(duì)于受精過(guò)程DNA去甲基化和重編程的機(jī)理研究，并且對(duì)于促進(jìn)特定轉(zhuǎn)錄因子介導(dǎo)的重編程即iPS的誘導(dǎo)效率都有深遠(yuǎn)的意義，因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn)在成熟的卵母細(xì)胞中比其他時(shí)期表達(dá)更多的轉(zhuǎn)錄因子和染色體重構(gòu)因子。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了卵母細(xì)胞發(fā)育和受精所需要的許多營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和信號(hào)通路，為了解胚胎早期發(fā)育、體外培養(yǎng)卵母細(xì)胞和不孕不育的研究和治療提供了一定的基礎(chǔ)。
高紹榮博士研究組在干細(xì)胞研究上取得了一個(gè)又一個(gè)重要的研究成果，不僅在在世界上首次利用iPS細(xì)胞（誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞）培育出哺乳動(dòng)物，而且利用b-地中海貧血成纖維細(xì)胞通過(guò)過(guò)表達(dá)四個(gè)轉(zhuǎn)錄因子獲得誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。
β-地中海貧血癥是一種由于血紅蛋白β亞基突變而導(dǎo)致其合成降低的一種遺傳性血液疾病。該疾病在中國(guó)南方地區(qū)較為廣泛，目前還沒(méi)有有效的治療方法。并且，重型β地中海貧血癥患病者由于嚴(yán)重貧血及帶來(lái)的副反應(yīng)，往往無(wú)法活到成年。本篇文章運(yùn)用iPS技術(shù)，通過(guò)在體細(xì)胞中過(guò)表達(dá)四個(gè)轉(zhuǎn)錄因子OCT3/4，SOX2，c-MYC和KLF4，將病人的成纖維細(xì)胞誘導(dǎo)成為多能干細(xì)胞，所獲得的iPS細(xì)胞具有正常人ES細(xì)胞的特性，并且可以在體外和體內(nèi)分化為不同類(lèi)型的細(xì)胞包括造血細(xì)胞，為該種疾病的治療提供了新的方法。
此文這一研究組還發(fā)表了一篇Differentiation of reprogrammed somatic cells into functional hematopoietic cells文章，介紹了用基因重排技術(shù)誘導(dǎo)體細(xì)胞為功能性造血細(xì)胞的技術(shù)。
（生物通：萬(wàn)紋）
原文摘要：
Proteome of mouse oocytes at different developmental stages
Themammalian oocyte possesses powerful reprogramming factors, which canreprogram terminally differentiated germ cells (sperm) or somatic cellswithin a few cell cycles. Although it has been suggested that use ofoocyte-derived transcripts may enhance the generation of inducedpluripotent stem cells, the reprogramming factors in oocytes areundetermined, and even the identified proteins composition of oocytes isvery limited. In the present study, 7,000 mouse oocytes at differentdevelopmental stages, including the germinal vesicle stage, themetaphase II (MII) stage, and the fertilized oocytes (zygotes), werecollected. We successfully identified 2,781 proteins present in germinalvesicle oocytes, 2,973 proteins in MII oocytes, and 2,082 proteins inzygotes through semiquantitative MS analysis. Furthermore, the resultsof the bioinformatics analysis indicated that different proteincompositions are correlated with oocyte characteristics at differentdevelopmental stages. For example, specific transcription factors andchromatin remodeling factors are more abundant in MII oocytes, which maybe crucial for the epigenetic reprogramming of sperm or somatic nuclei.These results provided important knowledge to better understand themolecular mechanisms in early development and may improve the generationof induced pluripotent stem cells.
作者簡(jiǎn)介：
高紹榮 博士
北京生命科學(xué)研究所研究員
研究概述：
本實(shí)驗(yàn)室工作主要集中在研究哺乳動(dòng)物體細(xì)胞克隆胚胎發(fā)育過(guò)程中再編程(Reprogramming)的分子機(jī)理。將體細(xì)胞核通過(guò)顯微操作移入去除遺傳物質(zhì)的成熟卵母細(xì)胞中從而啟動(dòng)胚胎發(fā)育是一個(gè)由體細(xì)胞基因表達(dá)逆轉(zhuǎn)進(jìn)入胚胎細(xì)胞基因表達(dá)的再編程過(guò)程，正是由于我們對(duì)卵母細(xì)胞再編程的分子機(jī)理不清楚才使克隆成功的效率仍然處于非常低的水平。而能夠分離純化卵母細(xì)胞中特有的再編程因子(Reprogramming Factors)將會(huì)對(duì)克隆效率的提高以及干細(xì)胞的研究起到十分重要的意義。我們今后工作重點(diǎn)之一就是要通過(guò)核移植并結(jié)合生物化學(xué)的方法鑒定卵母細(xì)胞胞質(zhì)中的這些重要因子。
近來(lái)，人們已經(jīng)意識(shí)到胚胎干細(xì)胞的研究對(duì)一些疾病治療的重大前景。通過(guò)核移植的方法可以得到與病人遺傳信息相同的胚胎干細(xì)胞，從而可以消除移植后免疫排斥的可能。我們實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)通過(guò)核移植的方法建立起了數(shù)十株小鼠體細(xì)胞克隆胚胎干細(xì)胞系并正在進(jìn)行體外分化為心肌組織的研究和體內(nèi)移植后功能的鑒定。同時(shí)我們正在進(jìn)行人治療性克隆的研究以期盡快建立病人來(lái)源的體細(xì)胞核移植胚胎干細(xì)胞系。
小鼠胚胎發(fā)育過(guò)程中卵母細(xì)胞與早期胚胎極性發(fā)生機(jī)理的研究也是我們實(shí)驗(yàn)室的重要研究方向。
因此，本實(shí)驗(yàn)室以后的工作主要集中在：
1. 研究克隆胚胎再編程(Reprogramming)的分子機(jī)理，鑒定與純化卵母細(xì)胞中特有的再編程因子(Reprogramming factor)。
2. 建立克隆胚胎干細(xì)胞系并進(jìn)行體外分化與功能的研究。
3. 小鼠卵母細(xì)胞與早期胚胎極性發(fā)生機(jī)理的研究。
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