实验研究
Wnt5a作用下人胚胎干细胞定向分化为晶状体小体的差异表达基因分析
中华实验眼科杂志, 2020,38(10) : 837-844. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20200308-00156
摘要
目的

探讨人胚胎干细胞(hESCs)定向分化为晶状体小体(LB)过程中非经典Wnt信号通路配体Wnt5a对晶状体发育的作用。

方法

选取人H9胚胎干细胞系,采用mTeSR培养基进行干细胞培养。"三阶段法"诱导hESCs分化为LB。培养至18 d,将细胞分为对照组和Wnt5a处理组,其中Wnt5a处理组培养基中添加500 ng/ml Wnt5a。培养至35 d,在倒置显微镜下观察细胞形态变化和LB的大小并提取对照组和Wnt5a处理组的总RNA进行转录组测序(RNA-Sequence)检测,表达差异大于1.5倍且P≤0.05被定义为差异表达基因(DEGs),进行生物信息学分析。

结果

培养结束时发现,与对照组相比,Wnt5a处理组细胞形成的LB面积明显变大。转录组测序结果显示,与对照组相比,Wnt5a处理组中478个基因表达下调,201个基因表达上调,其中Wnt5a可使晶状体细胞分化及晶状体特异基因的表达上调。生物信息学分析结果显示,Wnt5a主要参与了细胞外基质(ECM)改变的过程,提示在晶状体细胞分化中,Wnt5a可改变ECM;同时,富集结果还显示经Wnt5a处理,上皮-间充质转化过程相关过程受抑制,提示Wnt5a还可抑制晶状体细胞,特别是晶状体上皮细胞的异常分化;此外,Wnt5a还可影响晶状体细胞骨架重塑。

结论

Wnt5a可能通过上调MAPK/ERK级联信号调整ECM的结构成分,影响晶状体细胞骨架重塑,从而促进晶状体细胞的分化。

引用本文: 陈奕嘉, 李金燕, 欧阳帅, 等.  Wnt5a作用下人胚胎干细胞定向分化为晶状体小体的差异表达基因分析 [J] . 中华实验眼科杂志,2020,38 (10): 837-844. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20200308-00156
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晶状体是眼重要的屈光组织,无血管和神经分布,且细胞来源单一,为体外研究其发育过程和分子调控机制提供了良好的工具[1,2]。Wnt信号通路在晶状体的发育中起重要作用,分为经典通路和非经典通路。经典通路为β-catenin依赖性,可调控晶状体祖细胞的增生、分化、凋亡等,在晶状体的早期发育中起重要作用[3];非经典Wnt信号通路不依赖β-catenin,目前认为该通路参与晶状体发育后期晶状体纤维细胞分化、定向延伸的调控[4]。其中,Wnt5a是非经典Wnt信号通路的配体,通过与跨膜受体Frizzled和共受体结合,激活下游Rho家族的小分子鸟苷酸三磷酸酶(Rho GTPases),从而活化非经典PCP通路和下游JNK信号通路[5],但其在晶状体发育中的作用尚不明确。课题组前期在诱导人胚胎干细胞(human embryonic stem cells,hESCs)分化为晶状体小体(lentoid body,LB)的实验体系中已证实Wnt5a在晶状体细胞分化和维持晶状体形态中起着重要作用,但具体机制不明[6]。本研究采用转录组测序技术检测Wnt5a作用下hESCs定向分化为LB的差异基因表达,利用生物信息学方法分析测序结果,揭示Wnt5a对晶状体发育的作用,为完善体外晶状体模型提供新的干预靶点。

 
 
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