服务时间

2019年01月01日~2027年12月01日

服务对象和范围

同济大学生命科学与技术学院

服务背景和意义

干细胞来源心肌细胞替代治疗心脏疾病极具前景，但存在分化来源心肌细胞成熟度低、功能差、致心律失常等难题。与编码基因相比，非编码 RNA（ncRNA）的 表达特异性高，可精确调控细胞命运决定，但在心肌细胞成熟中研究极少。本项目利用高通量测序筛选并鉴定了若干个与心肌细胞成熟转变相关的 ncRNA 分子，后续将结合心肌细胞成熟调控的已知信号通路、表观蛋白等，利用生物信息分析及分子、细胞生物学表型和功能监测手段，阐明心肌成熟关键 ncRNA 的作用机制，明确这些ncRNA 能否促进分化来源心肌细胞的成熟。体外研究基础上，进一步观察其能否更有效地促进心肌细胞成熟、挽救心肌梗塞小鼠心功能和降低致心律失常风险。本项目的研究将有助于理解调控心肌细胞成熟的 ncRNA 网络，并为实现干细胞来源心肌细胞安全治疗心脏疾病提供理论依据和实验基础。 胎儿宫内生长受限（FGR）是重要围生期并发症，显著增加子代出现学习认知障碍风险。前期研究发现 FGR 通过改变 DNA 甲基化，影响小鼠神经系统发育，引发学习认知异常。前期发现 FGR 引起的神经系统疾病表型呈代际遗传，但其机制目前尚不明确。本项目将利用小鼠模型及 FGR 个体来源的诱导多能干细胞分化来源的人类脑器官，研究精源 ncRNAs/表观遗传酶复合物调控人神经发育的机制，并探讨对于 FGR 小鼠子代的干预治疗。该研究有助于解决 FGR 表型代际遗传中的表观遗传调控机制，其成果还为开发治疗认知障碍，及阻断其代际遗传的药物提供新思路。

服务成效

发表了多篇论文

服务内容和主要方式

资源库支持同济大学生命科学与技术学院康九红教授研究组对胚胎干细胞定向分化的相关信号通路及表观修饰分子的功能进行了研究：

1.发现 miR-184 是胚胎干细胞细胞分化过程中 Wnt3 信号通路的直接调节因子，进一步丰富了胚胎干细胞分化为心脏中胚层和心肌细胞的表观遗传调控网络；

2.发现 lncRNA-Cmarr 能够促进分化来源心肌细胞的成熟化转变，并从机制水平上研究发现 Cmarr 通过影响 Dtna 的表达，影响了 YAP 的核质分布，从而调控了心肌细胞的成熟。此外，该研究还发现 Cmarr 过表达的心肌补片有助于心梗后心脏功能的恢复。丰富了心肌细胞成熟过程中的调控网络，为体外心肌细胞的成熟化转变研究提供了基础；

3.发现 lncRNA Cpmer 在心肌分化过程中从中胚层阶段起显著表达上调，其缺失会显著抑制 ESC 分化形成心肌细胞。机制研究发现主要分布在细胞质的 Cpmer 能够通过 RNA 序列匹配方式，识别并结合重要的中胚层转录因子 Eomes 的 mRNA 序列。进一步研究还发现 Cpmer 是依赖于其与翻译延伸因子 eEF1A2 的结合和对多聚核糖体的招募，进而调控 Eomes mRNA 的顺利翻译和心肌细胞的正常分化。更重要的是，人源转录本 CPMER 同样具有结合 eEF1A2 蛋白，识别 EOMES mRNA 序列，进而调控 EOMES mRNA 翻译和人源心肌细胞分化的保守机制和功能。揭示了 eEF1A2 这一早期心脏发育中保守的翻译调节因子与 Cpmer 互作调控 Eomes mRNA 翻译的重要机制，完善了对 Eomes 上游翻译调控机制的认识，为研究转录后调控的表观遗传特异性提供了新的维度；

4.发现转录因子 PAX6 相邻的长链非编码 RNA PAUPAR 对于人 ESC 向大脑皮层神经上皮细胞分化是必需的，抑制 PAUPAR 会显著抑制 ESC 向大脑皮层方向分化；机制研究发现，PAUPAR 能够结合 PAX6，调控 PAX6 在 SOX1 等神经相关基因转录调控区域的结合，调控这些下游基因的表达。进一步，研究发现 PAX6 通过招募组蛋白甲基转移酶 NSD1，形成 PAX6/ PAUPAR /NSD1 调控复合物，调节下游基因区域的 H3K36me 修饰，从而影响 RNA 聚合酶 II 在这些基因区域的延伸，以调控这些神经相关基因的表达水平，继而促进大脑皮层的分化。该研究阐明了 lncRNAPAUPAR 在人 ESC 神经分化中的调控作用，为更好地理解人脑的发育提供了基础；

5. 发现 lncRNA SOX1-OT V1 对于 GABA 神经元的形成是必须的。机制研究发现，抑制SOX1-OT V1较少转录因子SOX1基因组区域组蛋白乙酰化水平，降低SOX1的表达水平。进一步发现，SOX1-OT V1 能够通过其 5’端与组蛋白去乙酰化酶HDAC10 结合，充当了 HDAC10 的 decoy，阻止了 HDAC10 在 SOX1 基因组区域结合而维持了 SOX1 基因组区域乙酰化水平，促进了 SOX1 的表达。进一步研究发现ASCL1 是 SOX1-OT V1 和 SOX1 的功能性靶基因。该研究丰富了人脑神经元分化过程中的表观遗传调控机制。

具体服务方式：1.为研究提供相关干细胞；2.摸索相关干细胞的培养、存储条件。