胚胎干细胞多能性维持与分化的化学生物学研究

胚胎干细胞多能性与定向分化及体细胞重编程是当今干细胞生物学的主要科学问题，也是整个生命科学领域所关注的热点。由于受研究手段的限制，以上科学问题的研究还停留在繁杂的基因体系操作和动物发育影响等阶段。本项目拟根据化学生物学原理，开创一条研究干细胞生物学的新途径：以干细胞多能性维持的信号转导途径和多能干细胞向脂肪细胞分化途径为主导，构建小分子化合物微型库；通过基于表型和基于报告基因的稳定高效的干细胞筛选模型，筛选小分子化合物；然后对候选小分子化合物进行构效研究，获得对干细胞命运进行有效调控的化合物，研究其结构与生物活性之间的关系；对活性化合物进行系统的结构改造，使其能更好地维持或诱导干细胞自我更新和定向分化，并通过小分子化合物活性验证与干细胞自我更新和定向分化相关的重要信号转导通路，进一步研究探索干细胞多能性与定向分化的分子机制；建立一套标准的分析方法和获取一系列有活性的小分子化合物。

项目执行情况良好，按照项目研究计划进行。依照任务书，分别在小调控干细胞多能性的小分子化合物库构建、筛选平台和机理研究、以及脂肪细胞定向分化等方面开展了相关研究工作。截至本项目结题，项目组已经建立了调控干细胞命运的小分子化合物微型库，总计约小分子化合物1200个。建立了成熟的调节和维持干细胞多能性的小分子化合物筛选和验证平台，筛选出能够促进体细胞诱导重编程的化合物——维生素C，对其机理深入探究发现，体细胞重编程为iPS细胞这个过程中涉及到细胞表观遗传学状态的重新建立。成功构建了脂肪细胞特异的标志基因报告载体：AP2-luciferase和UCP1-luciferase，并且通过转染ES细胞，成功筛选出稳定细胞株；同时，在103个化学合成小分子库中筛选具有能够阻断/抑制脂肪细胞分化过程的化合物，成功得到能够促进脂肪细胞分化过程的化合物20个，能够抑制脂肪细胞分化的化合物10个。