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Cell Rep:中科院动物所周琪研究组建立单倍体体细胞遗传筛选体系

摘要 : 2017年8月29日,国际著名学术杂志《Cell》子刊《Cell Reports》杂志在线发表了中国科学院动物研究所周琪研究组的一篇研究论文,研究揭示了单倍体二倍化的发生过程,发现了CDK1与ROCK通路是调控二倍化进程的关键通路。

2017年8月29日,国际著名学术杂志《Cell》子刊《Cell Reports》杂志在线发表了中国科学院动物研究所周琪研究组的一篇研究论文,研究揭示了单倍体二倍化的发生过程,发现了CDK1与ROCK通路是调控二倍化进程的关键通路。周琪研究组的何正泉、夏宝龙、王昱凯为该论文共同第一作者,周琪为通讯作者。

单倍体细胞在遗传筛选和转基因动物培育中具有重要价值。前期研究获得了哺乳动物的单倍体胚胎干细胞,但是单倍体胚胎干细胞在体外培养和分化过程中会发生自发二倍化,对建立单倍体体细胞遗传筛选体系带来挑战。

周琪研究组通过活细胞观察,证实单倍体胚胎干细胞在分裂时发生有丝分裂滑移使细胞从中期直接进入间期,从而导致二倍化。用调控分裂中期关键靶点的小分子抑制剂进行筛选,发现CDK1和ROCK通路是调控单倍体胚胎干细胞二倍化的关键通路。通过添加ROCK抑制剂,能将单倍体胚胎干细胞分化为三个胚层的单倍体体细胞,包括神经干细胞(可进一步分化为成熟神经元和星形胶质细胞)、心肌细胞和胰岛细胞。利用PiggyBac转座子系统构建的单倍体神经细胞突变库,可用于神经毒素Mn2+的抗性基因筛选,并证实Park2在神经细胞抵抗Mn2+神经毒性过程中有重要作用。

本工作揭示了单倍体二倍化的发生过程,发现了CDK1与ROCK通路是调控二倍化进程的关键通路。在此基础上,研究获得了小鼠三胚层来源的单倍体体细胞,并展示了单倍体体细胞在遗传筛选中的重要价值。

模式图:单倍体体细胞的获得及基因筛选

原文链接:

Generation of Mouse Haploid Somatic Cells by Small Molecules for Genome-wide Genetic Screening

原文摘要:

The recent success of derivation of mammalian haploid embryonic stem cells (haESCs) has provided a powerful tool for large-scale functional analysis of the mammalian genome. However, haESCs rapidly become diploidized after differentiation, posing challenges for genetic analysis. Here, we show that the spontaneous diploidization of haESCs happens in metaphase due to mitotic slippage. Diploidization can be suppressed by small-molecule-mediated inhibition of CDK1 and ROCK. Through ROCK inhibition, we can generate haploid somatic cells of all three germ layers from haESCs, including terminally differentiated neurons. Using piggyBac transposon-based insertional mutagenesis, we generated a haploid neural cell library harboring genome-wide mutations for genetic screening. As a proof of concept, we screened for Mn2+-mediated toxicity and identified the Park2 gene. Our findings expand the applications of mouse haploid cell technology to somatic cell types and may also shed light on the mechanisms of ploidy maintenance.

来源: Cell Reports 浏览次数:0

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