Filia 维持胚胎干细胞染色体稳定性的作用及机制研究

多能干细胞遗传物质的稳定维持是决定它们能否实现再生医学应用的关键因素。虽然已知培养环境可影响多能干细胞遗传物质的稳定性，但多能干细胞如何在自我更新中维持其遗传物质的稳定，以及培养条件如何影响维持机制则是远未清楚但又迫切需要研究的科学问题。Filia是小鼠卵细胞及胚胎干细胞特异表达的基因，并在小鼠和人类中高度保守。卵细胞中Filia蛋白的缺少可导致着床前胚胎细胞染色体数目的非整倍性突变。我们还发现，Filia缺失的小鼠胚胎干细胞也表现出高频率的染色体非整倍性突变及纺锤体异常，提示Filia可能在胚胎干细胞自我更新中对维持染色体数目的稳定起重要作用。基于上述工作基础，本项目拟系统研究Filia对维持胚胎干细胞染色体数目稳定的功能及作用机制，探讨Filia丢失导致胚胎干细胞向肿瘤细胞转化的可能性。结果有望揭示多能干细胞维持其染色体数目稳定的新的分子基础，并可能为iPS的安全性评价提供依据。

多能干细胞在人类疾病的细胞代替性治疗中有巨大的应用前景，但干细胞在扩增培养过程中常发生遗传物质变异。相对于分化细胞，多能干细胞有其独特的方式维持遗传物质的稳定。例如，干细胞有强大的DNA损伤修复能力，主要通过高保真的方式修复双链损伤，并更容易发生凋亡或分化从而清除损伤细胞。但这些独特方式的分子基础尚不明了，也不清楚有哪些干细胞特异因子参与其中。研究干细胞维持遗传物质稳定性的独特调控机理可使我们能更全面地了解干细胞的特性，并有助于解决培养过程产生的安全隐患。 ..我们的工作发现Filia是维持小鼠胚胎干细胞遗传物质稳定性的多功能调控因子。Filia特异表达于多能干细胞中，对遗传物质的稳定性维持起关键作用，功能缺失后干细胞迅速发生遗传物质变异，并产生致瘤性。Filia可从多个层次调控DNA损伤反应 (DNA damage response, DDR)，在DDR的信号传导、细胞周期阻滞、DNA损伤修复、损伤细胞的分化和凋亡过程中均起着独立的调控功能。进一步的机制研究表明，Filia一方面与DDR的另一个多能调控因子PARP1相互作用，并显著促进PARP1的酶活性，从而激发强大的信号传导、细胞周期检测和DNA损伤修复功能。另一方面，Filia又通过不依赖于PARP1的途径起作用。Filia位于中心体上，并可转移到DNA双链损伤位点参与损伤修复。凋亡发生时，Filia又可定位于线粒体参与凋亡调控。该研究首次从多个角度揭示Filia是多能干细胞维持遗传物质稳定性的关键调控因子，并为评价多能干细胞遗传物质稳定性提供了简单有效的分子标记。