Notch信号通路在红系祖细胞增殖和成熟分化中的调控作用

Notch signaling regulates the fate of hematopoietic stem cells. However, the role of Notch in erythroid differentiation remains unclear. Notch signaling plays an important role in cell fate decisions in developmental systems. To clarify its role in committed hematopoietic progenitor cells, we investigated the effects of Notch signaling in erythroid progenitor cells (EPCs) generated from cord blood. In our previous studies, we established a optimized long-term serum-free culture conditions that allowed expansion into mass cultures of highly homogeneous human EPCs derived from umbilical cord blood. The mature red blood cells could be produced by co-culturing erythroid progenitors with human fetal liver stromal cells. With this procedure, it is possible to reproduce different steps of human normal erythropoiesis. The large number and purity of erythroid cells produced from a small amount of peripheral blood make this method useful for studying either normal or pathological erythropoiesis. We assayed the effects of Notch ligands on erythroid proliferation and maturation by flow cytometry, and the expression levels of the Notch target gene hairy enhancer of split (HES) -1 by real-time PCR after Notch signal activation. Overall, our study will find the pivotal role of Notch signaling in regulating erythroid maturation and proliferation, and further suggest that cell-cell interactions modulate growth of erythroid progenitor cells via Notch system.

Notch信号通路参与调控造血干细胞的命运，但是notch信号通路在红系增殖和成熟分化中的作用仍不清楚。我们希望利用前期建立的造血干细胞向红系祖细胞分化及共培养诱导脱核的体系，在体外对于notch信号通路调控红系祖细胞体外增殖及成熟分化的作用进行研究，并对其作用机制进行初步的探讨。我们将研究体外不同的培养密度条件下Notch信号通路对于红系祖细胞增殖的影响，通过观察红系祖细胞表面标志的表达，分析其凋亡信号通路及增殖曲线等指标对其增殖进行分析，同时利用我们建立的共培养脱核体系分析Notch信号通路对成熟分化的影响。利用转基因的方法对红系祖细胞自身和基质细胞进行基因改造，通过这些方法确认Notch信号通路对红系祖细胞的分化中的作用。总之本研究将进一步明确Notch信号通路在红系祖细胞增殖和成熟分化中的作用，研究结果将加深我们对于红系发育分化机制的理解。

Notch 信号通路参与调控造血干细胞分化的命运，但是notch 信号通路在红系细胞增殖和成熟分化中的作用仍不清楚。我们希望利用前期建立的造血干细胞向红系祖细胞分化及共培养诱导脱核的体系，在体外对notch 信号通路调控红系祖细胞体外增殖及成熟分化的作用进行研究，并对其作用机制进行初步的探讨。我们将研究体外不同的培养密度条件下Notch信号通路对于红系祖细胞增殖的影响，通过观察红系祖细胞表面标志的表达，分析其凋亡信号通路及增殖曲线等指标对其增殖进行分析，同时利用我们建立的共培养脱核体系分析Notch 信号通路对成熟分化的影响，通过这些方法确认Notch 信号通路对红系祖细胞的分化中的作用。我们建立了无血清体系下诱导脐带血造血干细胞分化为红系祖细胞的技术方法，在此基础上为了进一步深入研究Notch新号通路对于红系细胞增殖和分化的影响，我们分析了脐带血单个核细胞定向诱导分化为红系祖细胞的动力学变化情况，初步获得了红系祖细胞分化的动力学数据。按细胞表面标志表达的不同可将诱导的细胞分为4群，分别对应红系祖细胞的不同阶段；随着诱导天数的增加，各时间点细胞对应的早期红系祖细胞群（P2、P3）比例逐渐下降，中晚期红系祖细胞群（P4、P5）的比例逐渐上升。我们利用深度测序技术对流式分选所获得的不同发育阶段红系祖细胞进行基因表达分析，获得了不同阶段红系祖细胞mRNA，miRNA和lncRNA的表达变化数据。根据深度测序的结果我们初步分析了Notch信号通路在不同阶段红系细胞分化中的作用，对Notch信号通路相关基因的表达变化情况进行了初步分析，结果显示JAG2，NOTCH1，NOTCH3和DTX1四个基因在造血干细胞向P2阶段细胞分化中变化最明显，四个基因的表达被显著抑制，另有其他7个Notch信号通路相关基因同样存在不同程度的抑制，这些结果提示随着红系祖细胞的成熟分化，NOTCH信号通路基因表达持续被抑制。我们的研究结果表明抑制Notch信号能够明显促进高密度条件下红系祖细胞的增殖，提高体外培养红系祖细胞的克隆形成能力，并同时抑制红系祖细胞的终末成熟分化。本研究进一步明确了Notch 信号通路在红系祖细胞增殖和成熟分化中的作用，研究结果进一步加深了对于红系发育分化机制的理解，并对未来利用干细胞制备均一的红系祖细胞应用于临床治疗有一定的指导作用。