哺乳動(dòng)物精原干細(xì)胞是雄性生育力維持的細(xì)胞基礎(chǔ),也是制備生殖系基因編輯動(dòng)物的細(xì)胞載體。實(shí)現(xiàn)人類精原干細(xì)胞的體外長(zhǎng)期擴(kuò)增培養(yǎng),對(duì)患癌男童生育力的保存具重要意義。猴精原干細(xì)胞系的建立,有助于解決猴基因編輯中長(zhǎng)片段精準(zhǔn)插入難題。迄今,人和非人靈長(zhǎng)類精原干細(xì)胞的體外長(zhǎng)期擴(kuò)增培養(yǎng)仍是領(lǐng)域難題。理解人和非人靈長(zhǎng)類精原干細(xì)胞穩(wěn)態(tài)調(diào)控機(jī)制,能夠?yàn)轶w外培養(yǎng)條件的優(yōu)化提供重要理論指導(dǎo)。盡管國(guó)際上已有幾個(gè)工作分析了人和猴睪丸的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),描繪了精子發(fā)生過(guò)程的基因表達(dá)動(dòng)態(tài)特征,但對(duì)靈長(zhǎng)類精原干細(xì)胞穩(wěn)態(tài)調(diào)控的機(jī)制理解,仍非常有限。表觀遺傳是調(diào)控基因表達(dá)的重要方式,研究精原干細(xì)胞和早期分化前體細(xì)胞的表觀特征差異,是理解精原干細(xì)胞穩(wěn)態(tài)調(diào)控的關(guān)鍵。近期,中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所鄭萍團(tuán)隊(duì),聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心陳洛南團(tuán)隊(duì)和昆明動(dòng)物研究所姚永剛團(tuán)隊(duì),在獼猴精原干細(xì)胞的表觀特征和干細(xì)胞穩(wěn)態(tài)關(guān)鍵調(diào)控因子的研究中取得了進(jìn)展。
團(tuán)隊(duì)通過(guò)Smart-seq2單細(xì)胞RNA-seq及自主研發(fā)的基于單細(xì)胞基因網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算分析方法,獲得了成年獼猴精原干細(xì)胞及前體細(xì)胞的高分辨率圖譜。并建立了猴精原干細(xì)胞純化富集方法,及短暫培養(yǎng)獲得高度模擬體內(nèi)前體細(xì)胞的方法。在此基礎(chǔ)上,系統(tǒng)分析比較了猴精原干細(xì)胞和體外分化前體細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組、染色質(zhì)開放性及多種組蛋白修飾變化(H3K4me1、H3K4me3、H3K27me3、H3K9me3和H3K27ac),首次描繪了靈長(zhǎng)類精原干細(xì)胞的表觀特征圖譜,鑒定了調(diào)控猴精原干細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄因子及多個(gè)重要的信號(hào)通路,發(fā)現(xiàn)了靈長(zhǎng)類和小鼠精子發(fā)生不保守的調(diào)控特征,并驗(yàn)證了TGF-β通路在靈長(zhǎng)類精原干細(xì)胞干性維持和體外擴(kuò)增培養(yǎng)中的重要作用。這些發(fā)現(xiàn)為靈長(zhǎng)類精原干細(xì)胞體外培養(yǎng)體系的建立,提供了重要的參考依據(jù)。
該工作以“Epigenetic characterization of adult rhesus monkey spermatogonial stem cells identifies key regulators of stem cell homeostasis”為題,于11月14日在線發(fā)表于Nucleic Acids Research期刊。中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所副研究員畢蕊、中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心博士研究生潘琳諾和副研究員戴昊、以及昆明動(dòng)物研究所已畢業(yè)的孫春麗博士和李聰博士為論文的共同第一作者。鄭萍研究員、陳洛南研究員和姚永剛研究員為共同通訊作者。該研究課題獲得了科技部、云南省、中國(guó)科學(xué)院和國(guó)家自然科學(xué)基金委等項(xiàng)目的資助。

獼猴精原干細(xì)胞表觀特征解析
全文鏈接:
https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkae1013/7899533