运用正反向遗传学手段在猕猴单倍体胚胎干细胞中开展灵长类胚胎干细胞自我更新机制的研究

Mutagenesis of the haploid genome allows recessive phenotypes to be directly unmasked, such as what have done in yeast.However,all mammalian somatic cells carry two copies of chromosomes (diploidy), which is a big obstacle for recessive genetics in mammalian.Therefore etablishment of mammalian haploid embryonic stem cells(ESCs),especially non-human primate haploid ESCs,could provide a powerful system for elucidating the genetic circuitry of mammalian developmental processes.In this study, We plan to creat a piggy-Bac (PB) transposon mutagenesis system and to screen for persistent self-renewal cells in differentiation conditions. Elucidation the key factors involved in persistant self-renewal will provide new and exciting information about how the pluripotency program is ravaged to enable fate determination and show the strong power of haploid ESCs for genetic screen in developmental processes.

单倍体细胞由于只具有一套染色体，在正反向遗传分析，基因功能鉴定方面具有不可替代的作用。例如在酵母中开展的相关研究极大的推动了生命科学研究，特别是基因功能研究的进展。然而在哺乳动物中除了雌雄配子外的体细胞都是二倍体，极大地限制了哺乳类的单倍体细胞在遗传学筛选研究中的应用。近来小鼠单倍体胚胎干细胞的建立，促进了突变体筛选工作的开展，证明了单倍体胚胎干细胞可以作为基因功能研究的重要工具。尽管食蟹猴孤雌单倍体干细胞已经建立，但是由于灵长类单倍体胚胎干细胞的匮乏和培养条件的限制，迄今为止尚没有灵长类单倍体胚胎干细胞突变筛选工作的报道。本研究拟以猕猴单倍体孤雌干细胞为模型，运用piggy-Bac (PB) 转座子系统构建突变体，筛选出在猕猴胚胎干细胞自我更新维持和分化过程中发挥重要功能的新基因和信号通路家族。相关成果不仅可以指导胚胎干细胞的应用研究，而且可以为建立高效，安全的ips 细胞提供理论支持。

近来小鼠单倍体胚胎干细胞的建立，促进了突变 体筛选工作的开展，证明了单倍体胚胎干细胞可以作为基因功能研究的重要工具。尽管食 蟹猴孤雌单倍体干细胞已经建立，但是由于灵长类单倍体胚胎干细胞的匮乏和培养条件的 限制，迄今为止尚没有灵长类单倍体胚胎干细胞突变筛选工作的报道。本研究以猕猴单倍体孤雌干细胞为模型，运用piggy-Bac (PB) 转座子系统构建突变体，筛选出在猕猴胚胎干细胞自我更新维持和分化过程中发挥重要功能的新基因和信号通路家族（例如FGF、WNT、NOTCH等信号通路家族）。同时结合单细胞RNA测序技术，我们发现了调控滋养外胚层（trophectoderm, TE)及原始内胚层发育路径相关的信号通路及关键基因。相关成果不仅可以指导胚胎干细胞的应用研究，而且可以为建立高效，安全的ips 细胞提供理论支持 。