猪胚胎滋养层细胞分化及其调控机制的研究

Even mice is the classic and main model for the research on mammalian embryonic development, more evidences indicated that the developmental pattern of mouse embryo differs from that of other mammals. Our previous work also found that the expression pattern of TE marker CDX2 in porcine embryo differs from the classic mouse model. Because the Hippo signaling pathway is in charge of regulating Cdx2 expression, in this study we aimed to investigate that if the Hippo signaling still works in porcine embryo and regulates CDX2 expression, and if yes, how does it render different CDX2 expression pattern in porcine embryo. For these purpose, we decided to clarify the relationship between the CDX2 expression and those upstream cell signaling pathways in various developmental stages by the method of RNA interference and inhibitor injection against YAP, TEAD4 and LATS. Then we will reversely prove our model obtained above with an embryonic dissociation and aggregation experiments. After all, we would figure out the mechanism underlying porcine TE formation and renew the knowledge about mammalian first lineage segregation.

小鼠胚胎是哺乳动物胚胎发育模式的主要研究模型，但越来越多的研究表明小鼠胚胎发育模式无法适用于大型家畜。本实验室前期研究结果表明，猪胚胎滋养外胚层（TE）标志蛋白CDX2表达模式与小鼠存在显著差异，预示着猪胚胎TE分化调控机制可能异于小鼠。小鼠胚胎Cdx2表达主要受Hippo信号通路调控，那么在猪胚胎TE分化中该通路也同样起到重要的调控作用吗？如果起到调控作用，那么又是如何造成CDX2表达模式与小鼠胚胎之间的差异呢？为了回答上述问题，本次研究采用RNA干扰或注射特定功能蛋白拮抗剂的方法在猪胚胎特定发育阶段分别抑制Hippo信号通路关键蛋白YAP、TEAD4和LATS，通过观察CDX2表达和TE分化结果和其它相关基因表达的改变来解析Hippo通路对猪TE分化是否具有调控作用，同时还将通过胚胎卵裂球分离和重新聚合实验反向验证上述研究结果。希望通过本次研究可以深入解答猪TE分化的调控机制问题。

在小鼠早期胚胎发育过程中，Cdx2基因表达的上调是滋养层和内细胞团分化的关键事件。在分化开始前，外层卵裂球先发生极化，进而促进Hippo信号通路介导的YAP蛋白在细胞核中定位，进一步激活Cdx2基因的表达。而以往我们和其他实验室的研究结果都没有观察到Cdx2在猪早期胚胎外层细胞高表达。这说明猪与小鼠Cdx2表达调控模式以及滋养层和内细胞团分化机理可能不同。为此，本研究首先对猪与小鼠早期胚胎Cdx2的表达模式进行细致的对比细化其表达模式的差异。然而进一步研究结果表明Hippo-YAP信号级联对Cdx2表达调控作用在猪与小鼠两个物种之间没有显著差别。但是我们在对上游事件—细胞极化过程进行追踪时发现猪与小鼠卵裂球细胞极化的进程不同，并且通过人为的干预加快极化进程后可以提高Cdx2在猪滋养层中的表达。最后基于之前的研究结果，我们通过体外嵌合实验证明猪囊胚滋养层细胞命运没有被决定，并且仍然可以贡献到内细胞团中。这说明我们在猪早期胚胎滋养层细胞中寻找到了一群Cdx2阴性具有潜在的同时可贡献到滋养层与内细胞团的类全能性细胞。这些结果的发现对于进一步阐述猪滋养层与内细胞团分化以及进一步研究猪多潜能网络调控和胚胎干细胞建系奠定了理论基础。