诱导多能干细胞向拟胚体分化过程产生的影响2022-07-26 08:38:07
氧气是胚胎发育的一种基本生理条件，其早期阶段是在一个相对低氧的环境中进行的，可能是因为早期循环系统没有完全建立，血液氧气扩散受到限制，也可能是胚胎时期的细胞处于快速增殖期，氧气消耗量大。据文献报道，低氧浓度可显著促进胚胎发育至囊胚期，从而提高胚胎质量。由此推断，生理低氧浓度应该会对人诱导多能干细胞向拟胚体分化过程产生影响。本研究的实验结果明确证实这一推断，发现低氧环境有利于生成大量贴壁性能高、增殖速度快且大小分布较均匀的拟胚体，且低氧条件不影响拟胚体三胚层分化潜力。有学者提出在干细胞向拟胚体分化的过程中，细胞内线粒体的代谢副产物活性氧会急剧增加，活性氧对细胞毒性很大，会导致细胞凋亡。推测低氧可以抑制线粒体功能，减少有害的活性氧的过度产生，降低细胞凋亡，从而加强悬浮拟胚体中细胞间的相互联系。本研究结果也显示低氧环境促进人诱导多能干细胞形成大小较均匀的、成熟比例增多的拟胚体，证明低氧环境对均匀成熟拟胚体的形成以及进一步稳定分化的可行性和重要性。我们发现，低氧组获得的悬浮拟胚体与培养皿的粘附性较常氧组强，且相同时间内向外扩增的距离更大，提示低氧可以促进拟胚体的粘附和增殖性能。这可能与分化的成熟拟胚体较多，细胞分泌的促粘附细胞因子增多有密切关系。此外，低氧还可促进干细胞分化过程中细胞的增殖能力，其机制可能与HIF-1α及其下游等相关信号通路被激活有关。
本研究还发现，HIF1α主要在蛋白质水平而不是在mRNA水平上发挥作用，这与之前的研究结果一致。我们还发现，βcatenin和VEGFA的mRNA和蛋白质水平均可在低氧条件下上调，这些分子均可受HIF-1α激活调控，参与多种细胞生物学行为，包括细胞存活、粘附和扩增。因此，有理由认为，适当的低氧更好地模拟了拟胚体发育的微环境，为细胞扩增提供了更合适的生存条件。当然，为了获取足够数量的细胞，研究者们还尝试通过改善细胞外基质、施加力学刺激和优化培养基质等方法来改善细胞粘附性能，提高后续细胞增殖速度。
出自《低氧环境可体外促进人诱导多能干细胞分化为拟胚体》作者方丽君，冯子倍，梅静怡.
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