合子的分裂产生全能的卵裂球。
在人类8细胞卵裂球中,合子基因组激活(zygotic genome activation, ZGA)启动了个体发生程序。然而,在人类细胞中获取和维持全能性面临着重大挑战。
2024年6月5日,北京大学杜鹏团队在
Cell
在线发表题为“
Capturing totipotency in human cells through spliceosomal repression
”的研究论文,
该研究表明通过剪接体能够抑制在人细胞中捕获全能性。
该研究实现了人类全能卵裂球样细胞(hTBLCs)的培养。研究发现剪接抑制可以短暂地将人类多能干细胞重编程为ZGAlike细胞( ZLCs),并在长期传代后转变为稳定的hTBLCs。
与报道的8细胞样细胞(8CLCs)不同, ZLCs和hTBLCs广泛沉默多能基因。有趣的是, ZLCs激活了一组特定的ZGA特异性基因,而hTBLCs富含pre-ZGA特异性基因。在自发分化过程中,hTBLCs重新进入中间的ZLC阶段,并进一步产生外胚层(EPI)-、原始内胚层(PrE)-和滋养外胚层(TE)样谱系,有效地再现了人类着床前的发育。hTBLCs具有胚胎和胚胎外发育潜能,可以在体外不需要外部细胞信号的情况下自主产生囊胚样结构。
总之,该研究提供了人类细胞全能性的关键标准和见解。
另外,
2023年12月12日,中国科学院动物研究所焦建伟研究组、广州国家实验室董骥研究组、北京大学杜鹏研究组和北京大学靳蕾研究组合作共同通讯在
Cell
在线发表题为“
Spatiotemporal transcriptome atlas reveals the regional specification of the developing human brain
”的研究论文,
该研究通过结合空间转录组学(scStereo-seq)和scRNA-seq,建立了6-23孕周(GWs)人类大脑多个区域的时空发育图谱。
研究发现,在GW8左右,径向胶质细胞(RG)表现出区域异质性和特定的空间分布。
有趣的是,RG亚型的区域异质性有助于随后的神经元特化。
具体来说,两种间脑特异性亚型产生谷氨酸能和GABA能神经元,而腹侧中脑的亚型与多巴胺能神经元相关。
新皮质和间脑具有相似的GABA能神经元亚型。
此外,作者发现少突胶质前体细胞和GABA能神经元之间的细胞间相互作用影响并促进了神经元的发育,并伴有区域特异性。
总之,这项研究为发展中的人类大脑的区域特化供了全面的见解(
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)。
2023年9月11日,北京大学杜鹏团队在
Cell
在线发表题为“
Spatiotemporal insight into early pregnancy governed by immune-featured stromal cells
”的研究论文,
该研究表明,使用scStereo-seq技术可以用于对不同的免疫细胞、内皮细胞、滋养细胞和蜕膜基质细胞(DSCs)组装的动态功能蜕膜中心进行空间可视化和定义。
该研究揭示了DSC的转分化轨迹,并令人惊讶地发现了一种双特征类型的免疫特征DSC (iDSCs)。
该研究发现未成熟的DSCs在脱细胞化起始过程中吸引免疫细胞并在间充质上皮过渡中心诱导蜕膜血管生成。
iDSCs分别促进免疫细胞募集和抑制,控制血管形成,促进免疫细胞聚集和血管中心的细胞溶解,从而在后期建立个体稳态。
有趣的是,
功
能失调和空间紊乱的iDSCs导致免疫细胞在血管中枢的异常积聚,从而破坏了个体枢纽的规范,最终导致DBA/2-交配CBA/J小鼠的妊娠并发症(
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2022年5月26日,北京大学杜鹏团队在
Cell
在线发表题为“
A plant immune protein enables broad antitumor response by rescuing microRNA deficiency
”的研究论文,该研究
表明
植物 RDR1 的异位表达通常可以抑制癌细胞增殖。
在许多人类原发性肿瘤中,具有 1-nt-短 3' 末端的异常 microRNA 同种型被广泛积累。
具有核苷酸转移酶活性的 RDR1 可以识别和修饰有问题的带有单核苷酸的不含 AGO2 的 microRNA 双链体,以恢复其 2 nt 突出结构,最终挽救 AGO2 加载效率并提高全局 miRNA 表达以特异性抑制癌细胞周期。
RDR1 的广泛抗肿瘤作用可以通过腺相关病毒递送,在体内多个异种移植肿瘤模型中可见。
总之,该研究揭示了
异常 microRNA 同种型在肿瘤中的广泛积累,并通过编辑和修复有缺陷的 microRNA 开发了植物 RDR1 介导的抗肿瘤策略(
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2021年5月14日,北京大学杜鹏团队在
Cell
在线发表题为“
Mouse totipotent stem cells captured and maintained through spliceosomal repression
”的研究论文,该研究
报告
小鼠ESCs剪接体抑制驱动多能到全能状态转换。
该研究使用剪接抑制剂Pladienolide B,可以在分子水平上与2细胞和4细胞卵裂球(称为全能卵裂卵球样细胞(TBLC))相比,在全能的ESC上实现稳定的体外培养。
小鼠嵌合检测与单细胞RNA测序(scRNA-seq)结合表明TBLC具有强大的双向发育能力,可产生多种胚胎和胚外细胞谱系
。在机制上,剪接体阻遏导致多能基因的广泛剪接抑制,而几乎不含短内含子的全能基因被有效剪接并转录激活。
该研究研究提供了一种捕获和维持全能干细胞的方法(
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