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周琪团队建立单倍体体细胞遗传筛选体系

2017/08/31 来源:中科院动物研究所
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导读
中国科学院院士、中科院动物研究所研究员周琪研究组通过活细胞观察,证实单倍体胚胎干细胞在分裂时发生有丝分裂滑移使细胞从中期直接进入间期,从而导致二倍化。


本文转载自“中科院动物研究所”

单倍体细胞在遗传筛选和转基因动物培育中具有重要的价值。前期研究获得了哺乳动物的单倍体胚胎干细胞,但是单倍体胚胎干细胞在体外培养和分化过程中会发生自发二倍化,给建立单倍体体细胞遗传筛选体系带来挑战。  

中科院动物所周琪研究组通过活细胞观察,证实单倍体胚胎干细胞在分裂时发生有丝分裂滑移使细胞从中期直接进入间期,从而导致二倍化。用调控分裂中期关键靶点的小分子抑制剂进行筛选,发现CDK1和ROCK通路是调控单倍体胚胎干细胞二倍化的关键通路。通过添加ROCK抑制剂能将单倍体胚胎干细胞分化为三个胚层的单倍体体细胞,包括神经干细胞(可进一步分化为成熟神经元和星形胶质细胞)、心肌细胞和胰岛细胞。利用PiggyBac转座子系统构建的单倍体神经细胞突变库,可用于神经毒素Mn2+的抗性基因筛选,并证实Park2在神经细胞抵抗Mn2+神经毒性过程中有重要作用。  


模式图:单倍体体细胞的获得及基因筛选

上述工作揭示了单倍体二倍化的发生过程,发现了CDK1与ROCK通路是调控二倍化进程的关键通路。在此基础上,获得了小鼠三胚层来源的单倍体体细胞,并展示了单倍体体细胞在遗传筛选中的重要价值。相关论文“Generation of mouse haploid somatic cells by small molecules for genome-wide genetic screening”于2017年8月29日在线发表于Cell Reports。研究组的何正泉、夏宝龙、王昱凯为该论文的共同第一作者,周琪研究员为通讯作者。该项研究得到科技部国家重点基础研究发展计划、国家自然科学基金和中国科学院“干细胞与再生医学研究”先导专项等项目的支持。

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