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GDF6可以促进分化间充质干细胞、保留间充质干细胞的成骨和成软骨的分化潜能

2021-03-15 10:58:32

来源/作者:普拉特泽生物-医学整体课题外包

来源于人类胚胎干细胞(hESCs)的间充质干细胞(Mesenchymal stem cells, MSCs)在细胞介导骨再生方面具有重要的潜力。而GDF6不仅能促进人类胚胎干细胞分化为间充质干细胞,而且还能保留间充质干细胞的成骨和成软骨的分化潜能。


看到这篇文章的我不经开始畅想:是不是有了GDF6,我就再也不怕被爸爸打断腿啦?


成骨分化:GDF6促进胚胎干细胞向间充质干细胞分化


一起来看看这篇文章吧?尤其是对成骨分化感兴趣的朋友们。

成骨分化:GDF6促进胚胎干细胞向间充质干细胞分化


译:GDF6是胚胎干细胞中EZH2的一个靶点,并促进胚胎干细胞向间充质干细胞分化。

下面我们来看看这篇发表在Bone research上的文章吧!

成骨分化:GDF6促进胚胎干细胞向间充质干细胞分化


图注:GDF6是胚胎干细胞中EZH2的一个靶点,并在胚胎干细胞进入间充质干细胞过中表达上调。


Fig.1a:通过大数据分析,发现EZH2与hESCs中与Wnt,钙黏着蛋白和TGF-β信号通路相关基因启动子区组蛋白结合

Fig.1b:在TGF-β超家族中,参与骨形成的GDF6是EZH2富集者中上调程度最高的基因,在测序结果中结论是一致的(Fig.1c)。

Fig.1d:选择性的小分子EZH2抑制剂GSK126处理了H1 hESC细胞,并观察到GDF6表达显着增加。

Fig.1e:为了探讨GDF6的表观遗传调控,作者检测了GDF6启动子在H1 hESC和MSC中H3K4me3和H3K27me3的富集。进一步的分析表明,MSC中的H3K27me3富集显着低于hESC,而两种细胞类型之间的H3K4me3富集没有表现出任何可辨别的变化,这反映了与hESC相比,MSC中EZH2激活的减少。

Fig.1f,g :为了验证EZH2是否在表观遗传学上调控GDF6,使用siRNA敲低了H1 hESCs中的EZH2并进行了ChIP-qPCR,其结果表明EZH2和H3K27me3在GDF6启动子上的富集均显着降低。

Fig.1h,i:用GSK126处理了H1 hESC,发现在GDF6启动子区H3K27me3的富集度显着降低,而EZH2结合保持不变。


Fig1的综合结果表明

在GDF6启动子上的H3K27me3富集取决于EZH2酶活性。


虽然有点老生常谈但...

成骨分化:GDF6促进胚胎干细胞向间充质干细胞分化


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成骨分化:GDF6促进胚胎干细胞向间充质干细胞分化


图注:GDF6促进hESC向MSCs分化


由于GDF6是EZH2的抑制目标,作者通过用GDF6处理hESC并检查中胚层和MSC标记物的表达水平来评估GDF6是否能促进hESC分化为MSC。

Fig.2a:QPCR检测发现,经GDF6处理后,中胚层标记FOXF1,MSX1,TBXT,KDR和GATA4的mRNA表达显着升高。

Fig.2b:同样,单层培养5天后,MSC标记MAKER是CD73,CD146和CD271,这3个基因表达也显着升高。

Fig.2c:流式分选(FACS)分析证实,用GDF6处理后H1 hESC具有更高的CD73 [+] CD146 [+] CD271 [+] MSC占比。

接下来,作者通过实验确定MSC是否具有增加的多系分化潜能。ALP(Fig.2d),茜素红(Fig.2e),染色结果显示:GDF6处理的H1 hESC的MSC在成骨诱导(OI)后显示出增加的ALP活性和矿化能力。

阿尔辛蓝染色所示(Fig.2f),还显示出增强的软骨形成。

Fig.2g:基于成骨标记ALPL,RUNX2,IBSP和OCN的表达水平显着增加,qRT-PCR证实了GDF6处理后H1 hESC的成骨潜能增强。

Fig.2h:同样,在诱导软骨生成后,这些细胞中的软骨生成标记SOX9和COL2A1的表达水平也显着升高。


Fig2综合结果表明GDF6会促进hESC向MSCs分化

虽然也有点老生常谈,而且分化主要用基因标记无检测,但还是...

成骨分化:GDF6促进胚胎干细胞向间充质干细胞分化


为了再次证实fig2的结果,作者研究了GDF6处理是否在另一株细胞H9 hESCs中进行了相同的实验,结论与H1 hESC细胞一致(Fig3),在此不做重复展示,还是流式、分化能力检测这些...

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图注:经GDF6处理的hESCs分化为MSCs


H1-MSC-G在体外表现出多能性,并且可以在体内产生异位骨。由于先前的实验表明,抑制hESCs中的EZH2导致ES-MSC增加,而不影响其终末分化率,确定异位GDF6是否会引起类似的效果。GDF6处理的hESC分化为MSC命名为H1-MSC-G,溶剂对照组处理的命名为H1-MSC-V。

Fig.4a,b:证明了用GDF6(H1-MSC-G)进行处理后,与溶剂对照处理的细胞相比,CD73 [+] CD146 [+] CD271 [+] CD45 [-] MSCs增长了4倍。由于GDF6处理产生了更多的MSC,因此确定GDF6诱导的MSC是否保留其分化潜能非常重要。

Fig.4c,d:比较H1-MSC-G与溶H1-MSC-V的成骨,成软骨和成脂分化潜能。发现H1-MSC-G和H1-MSC-V细胞之间的成骨性(4c,d),成软骨性(4e)或成脂性(4f)没有明显区别。

Fig.4g,h,i:QPCR显示H1-MSC-G和H1-MSC-V细胞之间的成骨性(4g),软骨性(4h)和成脂标记物(4i)表达水平不变。

Fig.4j,k:发现H1-MSC-V和H1-MSC-G都能够形成骨组织(4j,k)。


Fig4整体结果表明向hESCs细胞中添加GDF6重组蛋白可促进其向MSCs的分化。

同样地,作者又在H9 hESC(Fig5)细胞中做了同样的验证,发现在源自H9 hESC(H9-MSC-G)的MSC也保留了成骨,成软骨和成脂的分化潜能,体内移植证明H9-MSC-V和H9-MSC-G均能够产生骨组织。不做重复展示,还是流式、分化标记物检测、骨组织HE...


看到这里,是不是觉得还挺清晰严谨的,然后小姐姐还有期待看看后面还做了什么高大上的机制或者动物活体实验染色啥的,毕竟十多分的杂志嘛。然后却发现...

成骨分化:GDF6促进胚胎干细胞向间充质干细胞分化


一共5张Fig,其中2张只是换了个细胞系去重复验证下,这么看下来就3张Fig在起理论假说的支撑作用,也没有涉及到太多的临床潜在应用价值,这...十多分的SCI呀~

成骨分化:GDF6促进胚胎干细胞向间充质干细胞分化

好了,看完各位甲方爸爸们有什么意见,还想不想打断我的腿?可以加我微信告诉我。图片

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