猕猴精原干细胞的自我更新及发育过程中基因表达调控的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31801239
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    24.0万
  • 负责人：
    郭琨
  • 依托单位：
    中国科学院昆明动物研究所
  • 学科分类：
    C1206.生殖细胞及性别决定
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Spermatogonial stem cells are the only adult stem cells that can transmit genetic information to the next generation in male mammals. Due to the limitations of experimental materials, the research on spermatogonial stem cells is relatively mature to rodents but not to human and non-human primate. However, the related research results will have important guiding significance in stem cell therapy and treatment of male infertility. In this study, we use macaques as experimental animals and adopt the single-cell transcriptome sequencing technique to collect germ cells in different development stages. Acording to the RNA-seq results, we try to identify the cell subtypes of undifferentiated and differentiated spermatogonium cells and clarify their gene expression profiles so that we can draw development map from spermatagonial stem cells to sperm cells of macaques. Subsequently, we try to clarify the specific molecular markers of spermatogonial stem cells and important signal pathways that regulate self-renew and differentiation. Related results will provide guidance for spermatogonial stem cells of non-human primate cultured in vitro and have important effect on male infertility and human genetic diseases treatment.
精原干细胞是雄性哺乳动体内唯一能将遗传信息传递给下一代的成体干细胞，是雄性生育能力的基础和保证。受到实验材料的限制，目前精原干细胞研究较为成熟的仅限于啮齿类动物，人及非人灵长类动物精原干细胞的研究仍不够深入，而相关研究成果在干细胞疗法及治疗男性不育方面有重要的指导意义。本研究以猕猴为实验动物，拟采用单细胞转录组测序技术手段鉴定未分化及分化精原细胞的多态性、细胞亚型及其基因表达谱，以绘制猕猴生精细胞的发育及分化图谱。同时试图澄清精原干细胞特异表达的分子标记及调控精原干细胞自我更新及分化的信号通路和细胞因子，为非人灵长类精原干细胞体外培养提供指导，为研究精子发生、男性不育治疗以及人类某些遗传疾病的基因治疗提供一种生物学工具和手段。

结项摘要

精原干细胞是雄性哺乳动体内唯一能将遗传信息传递给下一代的成体干细胞，是雄性生育能力的基础和保证。受到实验材料的限制，目前精原干细胞研究较为成熟的仅限于啮齿类动物，人及非人灵长类动物精原干细胞的研究仍不够深入，而相关研究成果在干细胞疗法及治疗男性不育方面有重要的指导意义。本研究以猕猴为实验动物，通过大规模单细胞转录组测序分析、群体细胞转录组测序分析、ATAC-seq分析及CHIP-seq分析，结合功能验证，我们发现猕猴睾丸生殖细胞可分为5个细胞群体c1-c5，并明确了其发育分化图谱及基因表达谱特征，其中细胞群体vivo 1（c1）为猕猴精原干细胞群，而TSPAN33和RELT为猕猴SSCs的特异性分子标记。猕猴精原干细胞的干性和功能的维持受到FOXO、MAPK、PI3K-AKT、JAK-STAT信号通路及BCL6、NANOG、C-MYC、EGR2、KLF系列转录因子的调控。H3K4去甲基化酶调控了猕猴SSCs重要转录因子的组蛋白修饰水平，进而影响SSCs的自我更新和分化。抑制调控H3K4me3甲基化水平的基因KDM5B可能有利于猕猴精原干细胞的体外培养。猕猴精原干细胞的代谢方式为糖酵解，随着体外培养代谢方式会转为氧化磷酸化。猕猴精原干细胞中高表达的PGF，PTN和WNT3分泌蛋白对其干性及功能的维持有促进作用。相关研究结果有助于深入了解非人灵长类精子发生及精原干细胞的生物学特性，为非人灵长类精原干细胞体外培养提供指导，为研究精子发生、男性不育治疗以及人类某些遗传疾病的基因治疗提供一种生物学工具和手段。

项目成果

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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