c-Jun拮抗剂介导的体细胞重编程研究

Somatic cell reprogramming by defined factors is a multi-step, low efficiency and time-consuming process which need overcome various molecular barriers. Revealing these barriers is important for understanding the molecular mechanisms of cell fate determination and promoting reprogramming technology. In the preliminary work ,our team discovered that c-Jun can block somatic reprogramming completely for the first time, however, its antagonists can significantly improve the reprograming efficiency and even replace the core reprogramming factors. These results suggested that c-Jun is a barrier of somatic reprogramming. In this project, We will modulate the activity and function of c-Jun by using the classic biology technologies such as gene knockout , mutation, and overexpression, combining the high-throughout RNA-seq and bioinformatics analysis, to investigate the molecular mechanisms by which c-Jun antagonists promote reprogramming efficiency and replace the classical reprogramming factors . Finally ,we will establish a non-Yamanaka reprogramming factors cocktails based on c-Jun antagonists. This project will reveal a new reprogramming barrier , improve the somatic reprogramming technology, and offer a new insight into understanding the molecular mechanisms of somatic cell reprogramming and cell fate determination.

诱导多能性干细胞（iPS）是一个多步骤、低效率、长周期的过程，需要克服多个分子路障，揭示这些路障对阐明细胞命运决定分子机制及形成诱导多能性干细胞新技术具有重要意义。在前期筛选工作中，课题组首次发现过表达c-Jun几乎完全抑制体细胞重编程，而其拮抗剂则可显著提高重编程效率，甚至替代关键重编程因子。该发现表明c-Jun是体细胞重编程过程中的重要路障。本研究拟通过基因敲除、突变、过表达技术来调控c-Jun的活性和功能，并结合RNA-seq和生物信息学分析来研究c-Jun拮抗剂提高重编程效率、替代重编程因子的分子机理 ，并以此为基础建立以c-Jun拮抗剂为中心的无Yamanaka四因子（OKSM）的体细胞重编程因子组合。本研究将揭示新的重编程路障，并形成诱导多能性干细胞新技术，为理解体细胞重编程及细胞命运转变的内在分子机制提供新的思路和视角。

诱导多能性干细胞（iPS）是一个多步骤、低效率、长周期的过程，需要克服多个分子路障，揭示这些路障对阐明细胞命运决定分子机制及形成诱导多能性干细胞新技术具有重要意义。 本项目通过系统研究 c-Jun在胚胎干细胞和诱导多能干细胞中的作用与功能，来阐明c-Jun蛋白与细胞多能性网络调控之间的关系。主要的研究内容：1. 从ES细胞分化入手，利用染色质免疫共沉淀-测序技术（ChIP-seq）研究c-Jun诱导分化的分子机制；2. 从诱导体细胞重编程入手，利用染色质免疫共沉淀-测序技术（ChIP-seq）研究c-Jun抑制体细胞重编程的分子机制；3. 利用生物信息学手段，分析c-Jun与多能性转录调控网络间之间的相互作用关系，并建立相应的网络模型。所取得的研究结果如下：1.通过c-Jun诱导胚胎干细胞分化的表达谱测序分析，发现c-Jun抑制多能性基因的表达而促进发育相关基因的表达；2.采用ChIP-seq技术，确定了c-Jun在诱导胚胎干细胞分化过程中直接调控MET相关基因；3. 通过重编程过程中Oct4,c-Jun,JDP2表达谱差异分析，发现c-Jun与Oct4具有共同的下游调控靶基因； 4.发现c-Jun拮抗剂JunDN在重编程过程中通过间接的方式调控Oct4调控的靶基因；5.以 c-Jun 拮抗剂为中心发展出了一套全新的诱导多能干细胞因子组合。本研究取得的进展进一步拓展了c-Jun对多能性转录调控网络及细胞命运的影响认知，为后续深入的机理研究打下良好基础，所建立的全新非Yamanaka因子，带来了诱导多能干细胞技术的进步并丰富了多能性调控网络的理论模型，同时对干细胞研究提供了全新的视野。