巧用谱系示踪技术洞察心脏发育的秘密

2019-07-31 16:06 by 南模生物


6月12日,国际学术期刊Circulation Research?在线发表了中国科学院生物化学与细胞生物学研究所周斌研究组的最新科研成果“Genetic Tracing Identifies Early Segregation of the Cardiomyocyte and Non-Myocyte Lineages”。


QQ浏览器截图20190618173412.png

该研究利用双同源重组系统(Cre-loxP和Dre-rox)结合多种小鼠胚胎发育模型揭示了胚胎期非心肌细胞向心肌细胞转化[nonmyocyte to cardiomyocyte conversion (NMC)]现象出现的精准时间节点及新生期心脏再生的细胞机制。


研究发现NMC发生时间主要在胚胎发育的第8天至10.5天期间,11.5天之后再无NMC现象出现,且新生期心肌细胞的再生主要是通过原有心肌细胞的增殖而非通过NMC实现。该工作极大丰富了心脏干细胞的研究维度,并一定程度揭示了心脏发育或再生的重要机制。


该研究核心数据所采用的基因工程小鼠几乎全部由南模生物提供,包括R26-LDLZ,Tnnt2-Cre,Myh6-IRES-Cre,R26-DreER,Tnnt2-Dre,Kit-CreER,IR3,NR2等。


心脏作为脊椎动物最重要的器官之一,主要功能是为血液流动提供动力。心脏是由多细胞构成的,心肌细胞只占细胞总数量的30%,其余均为非心肌细胞。心肌细胞及其周围的非心肌细胞共同执行着心脏的功能。


早期研究认为心脏主要来源于原条中胚层,随后发现的第二新区提示在心脏发育过程中,可能有多个来源的细胞参与心肌细胞的形成。目前尚不清楚的是,在这其中非心肌细胞向心肌细胞转化(NMC)潜能如何,以及两类细胞何时发生谱系分离。


为了同时对心肌细胞和非心肌细胞进行遗传标记,研究人员通过小鼠交配获得三基因小鼠Tnnt2-Cre; R26-LDLZ(CAG-loxp-DreERT2-stop-loxp-ZsGreen-polyA); R26-RSR-tdTomato。


利用Cre-loxP和Dre-rox双同源重组系统,将心肌细胞特异型标记为绿色,在他莫昔芬诱导的情况下,将非心肌细胞标记为红色,且是永久性标记,意味着若非心肌细胞转化成心肌细胞,则在出现绿光的同时会继续呈现红色,双色叠加即为黄色,通过观察黄色荧光细胞则可以确定哪些心肌细胞是由NMC而来(Fig1)。


图片2.png

Fig1 Schematic figure showing strategy for labeling of TNNT2+?cardiomyocytes (ZsGreen+) and TNNT2-?non-cardiomyocytes (tdTomato+).


研究人员通过在小鼠胚胎期不同时间对三基因小鼠使用他莫昔芬诱导,发现胚胎期8.5-10.5天期间诱导时,在小鼠的心脏中可以检测到同时标记为绿色和红色荧光的心肌细胞,主要发生在右心室,且由头侧向心尖部位逐渐减弱,证明第二心区的祖细胞(非心肌细胞)对心肌细胞的贡献逐渐降低。在11.5天之后,发现很难检测到同时标记为绿色和红色荧光的心肌细胞,证明再无非心肌细胞向心肌细胞进行转化(Fig2)。


图片3.png

Fig2?Immunostaining?for tdTomato, ZsGreen and TNNI3 on heart sections showed?tdTomato+?ZsGreen+?TNNI3+?cardiomyocytes (arrowheads).


部分以往研究认为Tnnt2这个marker,在胚胎期11.5天之后不能准确代表心肌细胞,研究人员为了更严谨的证明结论,又委托南模生物构建了Myh6-IRES-Cre小鼠来替换Tnnt2-Cre小鼠,同样的策略显示在胚胎期11.5天之后确实没有心肌细胞向心肌细胞进行转化(Fig3)。

?


图片4.png

图片5.png

Fig3 Analysis of NMC in embryos by Myh6-IRES-Cre;R26-LDLZ;R26-RSR-tdTomato.


研究人员利用该双同源重组技术揭示了在小鼠新生期稳态及心尖切除损伤修复过程中,也不会出现非心肌细胞向心肌细胞转化(NMC)的现象,因此认为心肌细胞的新生主要来源于旧有心肌细胞的增殖(Fig4)。


图片6.png

Fig4 Cartoon image showing the frequency of NMC events from E8.0 to neonatal stages and after injury.


基于心脏发育过程中非心肌细胞向心肌细胞转化(NMC)的研究,为心肌细胞来源与再生机制研究提供了重要的基础信息。




你也可能感兴趣

Cell Research | 点突变小鼠模拟人类心脏综合症模型,发现PRKAG2基因作为治疗遗传性心脏病潜在靶点

利用PRKAG2基因点突变小鼠,模拟了人类心脏综合症,并通过CRISPR/Cas9基因组编辑成功校正小鼠的PRKAG2突变。 复旦大学附属中山医院的主任医师颜彦课题组和武汉大学生命科学学院的宋保亮教授课题组的这项研究于2016年8月发表在《Cell Research》上,题为“Genome editing with CRISPR/Cas9 in postnatal mice corrects PRKAG2 cardiac syndrome”。

查看
Nature Medicine | 谱系示踪技术揭示c-kit+干细胞的在肺的生理稳态和损伤修复过程中的作用

2015年7月13日,国际学术期刊Nature Medicine在线发表了中国科学院上海生命科学研究院营养科学研究所周斌研究组的最新研究进展 “c-kit+ cells adopt vascular endothelial but not epithelial cell fates during lung maintenance and repair”,该研究利用遗传谱系示踪技术揭示了c-kit+干细胞的在肺的生理稳态和损伤修复过程中的作用。

查看
在线咨询 请拨打400 728 0660 模型定制方案 回到顶部
友情链接:亚投彩票  彩赢娱乐  海洋之神手机客户端  云顶棋牌  众发娱乐平台  新开户送体验金  威廉希尔中文网  大红鹰心水论论坛