北大汪阳明教授Cell Research发表miRNA新成果

　　

生物通报道  来自北京大学的研究人员证实，多能性相关miR-290/302家族促进了胚胎干细胞(ESCs)多能性状态从原始态（naive）转化为始发态（primed）。这一重要的研究发现发布在1月8日的《细胞研究》（Cell Research）杂志上。

论文的通讯作者是北京大学分子医学研究所干细胞与非编码核酸研究室主任汪阳明（Yangming Wang）教授。汪教授的主要研究方向是利用分子生物学、细胞生物学及动物模型来研究非编码核酸在干细胞的自我更新与分化过程中的功能及其作用机理。

研究人员利用不同发育阶段的早期小鼠胚胎已衍生出了多种类型的多能干细胞(PSCs)。这些PSCs为了解早期哺乳动物发育提供了宝贵的细胞模型，并有巨大的潜力用于再生医学。衍生自内细胞团的小鼠胚胎干细胞(ESCs)，被认为与E4.5天原始态的外胚层细胞相似，据推测处于一种未定型的基础多能状态。当E5.5–7.5天的植入后胚胎或植入前胚胎置于饲养层上用添加了bFGF的基础培养基培养时，可以衍生出小鼠外胚层干细胞(EpiSCs)。有研究证实，通过辛苦费力的体外分化程序也可以用ESCs衍生出EpiSCs。EpiSCs与原肠胚形成晚期的外胚层相似，当注入到植入后胚胎中时可以分化为体细胞或形成嵌合体（延伸阅读：Cell：控制干细胞潜能的时钟 ）。

值得注意的是，不同于ESCs衍生EpiSCs的过程时间长且低效，外胚层样细胞(EpiLCs)代表了ESCs和EpiSCs之间的一种中间状态，通过将ESCs培育于包含bFGF的培养基和有或无Activin A 的knockout血清替代品(KSR)中，仅需2天即可有效地获得EpiLCs。EpiLCs与E5.5–6.5天早期植入后外胚层细胞相似，其短暂地存在。由于与原肠胚形成前的外胚层功能相同，EpiLCs可有效分化为原胚生殖细胞样细胞，最终在小鼠体内生成功能性生殖细胞。由于它的高效性，ESC转化为EpiLC成为了研究不同多能状态之间转变的一个可行系统。调查控制ESCs向EpiLCs转变的分子机制对于了解早期的哺乳动物发育及最终在再生医学中利用PSCs具有重要的意义。

转录组分析揭示，在ESCs和EpiLCs之间有成千上万的基因呈差异性表达。大量研究支持了这一观点：即ESCs的早期分化依赖于包括染色质修饰、转录和转录后调控等多个层面的调控。然而到目前为止，对于非编码RNAs，尤其是microRNAs (miRNAs)是否在ESC向EpiLC转变过程中发挥了重要作用仍不清楚。

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miRNAs是一类长度约为22个核苷酸的短链非编码RNAs，通过抑制蛋白质翻译和/或使得mRNAs失稳定在转录后调控了基因的表达。敲除miRNA生物合成关键基因Dgcr8可导致小鼠ESCs中的所有经典miRNAs丧失。在当前的研究中，研究人员利用Dgcr8−/− ESC模型调查了miRNAs在调控原始态ESCs向植入后EpiLCs转变过程中所起的潜在作用。

他们证实miRNAs在ESCs多能性状态从原始态向始发态转变过程中起重要作用。在分化过程中Dgcr8−/− ESC无法完全沉默原始态多能性程序，并建立始发态多能性程序。miRNA分析图揭示在从原始态向始发态转变的过程中大量miRNAs的表达水平发生了动态及快速的改变。此外，miRNA筛查确定了许多促进原始态向始发态转变的miRNAs。

意外地是，他们发现从前证实促进多能性的miRNAs——来自miR-290和miR-302基因簇的多个miRNAs，对沉默原始态产生了最强的影响。敲除miR-290和miR-302两个基因簇可以阻止沉默原始态多能性程序。机制研究证实，miR-290/302家族有可能部分程度上通过促进MEK信号通路并通过直接抑制Akt1促进了脱离原始态。

新研究揭示出miRNAs是促使ESCs从原始态向始发态转变的一类重要调控因子，并揭示出了miR-290/302家族在不同发育阶段环境依赖性的功能。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Pluripotency-associated miR-290/302 family of microRNAs promote the dismantling of naive pluripotency

The molecular mechanism controlling the dismantling of naive pluripotency is poorly understood. Here we show that microRNAs (miRNAs) have important roles during naive to primed pluripotency transition. Dgcr8−/− embryonic stem cells (ESCs) failed to completely silence the naive pluripotency program, as well as to establish the primed pluripotency program during differentiation……

作者简介：

汪阳明教授

于2000年本科毕业于北京大学生物技术系, 获理学学士学位，2006年获美国伊利诺斯大学(Urbana-Champaign)生物化学专业博士学位。2006-2010年在加州大学（San Francisco）从事博士后研究，现任北京大学分子医学研究所全职教授。
   
主要研究方向: 利用分子生物学, 细胞生物学,以及动物模型来研究非编码核酸在干细胞的自我更新与分化过程中的功能及其作用机理。