猪iPS克隆胚胎发育停滞的基因表达谱及表观遗传变化研究

The research work of clone pig using nuclear transfer from pig-induced pluripotent stem (iPS) cells reveals that most of the cloned embryos.are lost among day 30 to day 50 of pregnancy. The postimplantation developmental efficiency of iPS-NT embryos were much lower than observed with MEF-NT embryos.To understand the problems of the clone process, we plan to do the transcriptome analysis of early pig iPS-NT embryos. We use the normal embryos and the MEF-NT embryos as controls. We can obtain the differentially regulated genes and pick specific genes critical for early embryo development for epigenetic analysis. We simultaneously examine DNA methylation, histone H4 acetylation of selected genes. We analyse if the aberrant epigenetic changes of the genes could lead to aberrant gene expression and subsequently early embryonic loss. This work could provide useful information to increase the success rate of pig iPS-NT embryos.

前期包括本实验室在内的多个研究表明，猪iPS克隆胚胎基本都在妊娠后30-50天内发育停滞。猪iPS克隆胚存活率远低于体细胞克隆动物1-5%的水平.为了解猪iPS克隆胚发育停滞的机制，本项目拟对猪iPS克隆胚胎发育关键时间点进行转录组分析，同时以正常妊娠胚胎、体细胞克隆胚胎为对照，获得iPS克隆胚胎发育关键时间点的特征性基因表达谱，选择与胚胎发育相关的显著差异表达基因检测其DNA甲基化、组蛋白乙酰化情况；分析差异基因表达与其甲基化及乙酰化的相关性（正相关，负相关、平衡），通过生物信息学分析猪iPS克隆胚发育停滞相关的基因调控网络。力图发现iPS克隆胚胎的表观遗传异常、基因表达变化与克隆胚存活效率的关系，为阐明猪iPS克隆效率目前特别低下现象、实现利用iPS高效制备遗传工程猪的技术目标提供其重编程过程中基因调控、表达的分子基础。

前期包括本实验室在内的多个研究表明,猪 iPS 克隆胚胎基本都在妊娠后 30-50 天内发育停滞。.体细胞克隆是小型猪遗传修饰的主要途径，但其克隆胚存活率远低于5%。利用全能性的猪iPS细胞为供核细胞进行克隆仍不能有效提高克隆效率，相反其克隆效率远低于体细胞克隆存活5%的水平.为了解猪 iPS 克隆胚发育停滞的机制,本项目对猪 iPS 克隆胚胎发育关键时间点第27天的胎儿进行了转录组分析,以正常妊娠胚胎、体细胞克隆胚胎为对照,获得了iPS 克隆胚胎发育27天的特征性基因表达谱；同时对三组胚胎进行了MeDIP-seq甲基化测序分析。针对差异甲基化数据(FC>2 或FC<0.5,P<0.01)结果进行筛选,针对相同基因对应的不同peak位点,选取出差异倍数最高,且最接近基因组promoter区域的差异基因。分析差异基因表达与其甲基化的相关性(正相 关、负相关，平衡),通过生物信息学分析猪 iPS 克隆胚发育停滞相关的基因调控网络。发现了51个基因甲基化修饰改变同时基因表达水平发生改变，为阐明猪 iPS 克隆效率目前特别低下现象、实现利用 iPS 高效制备遗传工程猪的技术目标提供了其重编程过程中基因调控、表达的 分子基础。