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汪阳明研究组发现微小RNA调控胚胎干细胞增殖与分化的新机制

2014年03月25日

  2013年7月4日, 北京大学分子医学研究所汪阳明研究组与美国加州大学旧金山分校Blelloch研究组合作在《Cell Reports》在线发表关于微小RNA调控胚胎干细胞的细胞周期和分化的最新研究成果 (“MiR-294/302 promotes proliferation, suppresses G1-S restriction point, and inhibits ESC differentiation through separable mechanisms”, http://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247%2813%2900244-1)。

  胚胎干细胞具有无限增殖的自我更新能力,以及经诱导分化为各种体细胞的多能性。调控胚胎干细胞增殖与分化,可以为再生医学提供大量的细胞来源。人体细胞中 大约有上千种微小RNA(一类长约20个核苷酸的小核糖核酸), 在不同的细胞和生理及病理过程中起着关键调控作用。此前,汪阳明等构建了微小RNA全敲除胚胎干细胞,开启了微小RNA调控胚胎干细胞自我更新和分化的研 究(Nature Genetics, 2007)。随后,汪阳明 (Nature Genetics, 2008)和Melton (Nature, 2010)等分别发现了调控胚胎干细胞增殖微小RNA miR-294/302s和调控分化的微小RNA Let-7s,并意外发现miR-294/302s阻止了let-7介导的细胞分化,甚至使已分化细胞重新程序设计,成为诱导多能干细胞。究竟miR-294 /302s是如何达成这些多种多样的功能的呢?这是再生医学与胚胎干细胞研究领域中一个重要的前沿课题。

  在《Cell Reports》论文中,汪阳明等阐明miR-294/302s通过抑制重要的抑癌通路Rb(视网膜母细胞瘤蛋白),使得胚胎干细胞逃逸细胞周期限制点, 即使在生长因子缺失或接触抑制的环境下仍能继续增殖。不仅如此,他们还新发现了五个促进胚胎干细胞分化的微小RNA(miR-26a等);有趣的是,所有 这些微小RNA的促分化作用都能被miR-294/302s阻止。进一步研究表明,miR-294/302s可能通过独立于细胞周期的其他途径来阻止干细 胞分化。

  此项研究揭示了胚胎干细胞中一类关键微小RNA功能多样性的分子机制,并发现了多个导致胚胎干细胞分化的微小RNA, 为再生医学调控胚胎干细胞增殖、分化提供了潜在的干预靶点。

  北京大学分子医学研究所汪阳明教授和美国加州大学旧金山分校Blelloch教授是该论文的通讯作者。汪阳明和Melton为共同第一作者。北京大学分子 医学研究所和北大-清华生命联合中心是第一作者单位。北京大学分子医学研究所博士生李亚朴、张新新和加州大学旧金山分校Shenoy和 Subramanyam为署名作者。