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诱导多能干细胞研究获进展:Sox2通过miR-29b调控DNA甲基化促进重编程

近日,同济大学生命科学与技术学院康九红教授团队在《Cell Research》上发表研究论文,揭示了转录因子Sox2通过内源性miR-29b调控DNA甲基转移酶(DNMT3a/3b)表达,从而促进诱导多能干细胞(iPSC)形成的分子机制。这一发现为理解体细胞重编程的调控网络提供了新见解,并有助于优化iPSC的诱导效率与质量。

诱导多能干细胞(iPSC)是通过导入特定转录因子(如Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc,简称OSKM)将体细胞重编程为类似胚胎干细胞(ESC)的多能性细胞。iPSC技术避免了ESC研究中的伦理争议和免疫排斥问题,在再生医学和个性化治疗中具有广阔前景。然而,OSKM因子如何精确调控细胞内DNA甲基化水平,从而确保iPSC具有正常的基因表达模式和发育潜能,一直是该领域的核心问题。

本研究首次发现,在小鼠胚胎成纤维细胞(MEFs)重编程早期,内源性小非编码RNA miR-29b特异性介导Sox2的功能,直接靶向Dnmt3a和Dnmt3b的3'UTR区域,降低其表达水平,从而提高iPSC诱导效率。值得注意的是,DNMT3a/3b在iPSC形成过程中呈现先降低后升高的动态变化:前期需要抑制DNMT活性以克服重编程障碍,后期则需恢复DNMT功能以维持iPSC的基因组稳定性和分化潜能。miR-29b的调控恰好契合这一时序需求。

进一步实验表明,利用miR-29b与四因子共诱导获得的iPSC具有与ESC相似的特征和完整的发育潜能。机制上,miR-29b-DNMT信号通路参与调控成纤维细胞重编程中的间质-上皮转化(MET),并维持关键印记区域(如Dlk1-Dio3区域)的激活状态。这些发现不仅揭示了Sox2通过miRNA调控DNMT的新机制,也为获得高质量iPSC提供了策略。

此外,该团队此前还研究了G蛋白偶联受体(GPCR)在多发性硬化(MS)中的作用,发现A2B腺苷受体(A2BAR)在MS动物模型EAE小鼠中随疾病进程表达升高,并通过PLC-PKC和p38 MAPK通路刺激树突状细胞分泌IL-6,促进T细胞分化,加剧疾病。阻断A2BAR信号可有效缓解疾病进展。

本研究第一作者为博士生郭旭东和刘起东,通讯作者为康九红教授。研究得到国家自然科学基金等资助。

(责任编辑:泉水)