由MegumuK.Saito教授(临床应用系)领导的研究小组检查了最终造血过程中的动态转录和表观遗传景观，并揭示了ZEB2和MEIS1对于从造血内皮产生造血干细胞至关重要的非冗余作用。该研究发表在《iScience》杂志上。

细胞分化是细胞获得细胞身份和独特功能特征的过程，主要由环境因素或早期发育阶段预先存在的调节剂激活的细胞类型特异性增强剂驱动。

然而，对于许多细胞类型，如造血祖细胞(HPC)，没有单一的主调节因子来控制分化，因此多种因素必须错综复杂地共同作用，以小心地促进逐步的细胞类型特异性分化程序。增强子激活的精确时间和顺序对于确保细胞正确遵循分化轨迹至关重要，但许多细节仍然是个谜。

利用Saito和他的研究小组先前描述的人类胚胎干细胞(ESC)衍生的造血细胞分化系统，他们收集了ESC、内皮细胞(分化轨迹中ESC和HPC之间的中间阶段)和不同时间点的HPC在分化过程中，分别通过RNA测序(RNA-seq)和乙酰化组蛋白染色质免疫沉淀和测序(H3K27acChIP-seq)来分析其转录组和增强子特征。

RNA-seq概括了细胞从ESC样状态到HPC样状态的逐渐转录组重塑，富含参与淋巴和骨髓分化的基因，从而验证了分化系统。相反，根据激活时间，激活的增强子分为三组(第1组，仅在HPC中;第2组，在HPC分化之前的晚期内皮细胞中激活;第3组，主要在内皮细胞中激活，但在HPC中下调)。

通过目前对造血细胞分化涉及的几个关键基因的了解证实，这些数据表明增强子激活发生在造血谱系特化之前并驱动特征基因表达。

通过检查每个簇的激活增强子中的转录因子结合基序，研究人员推断，这是识别参与造血增强子激活的因子的绝佳机会。特别是，他们专注于位于造血细胞分化相关基因附近的HPC分化前激活的富集基序，并鉴定出在cluster-1和-2增强子中富集的ZEB2结合基序。

此外，在内皮细胞和HPC分化阶段检测到ZEB2表达，与所需的过渡期精确匹配。为了测试ZEB2在调节造血功能中的作用，研究人员利用CRISPR/Cas9基因组编辑系统删除了ESC和诱导多能干细胞(iPSC)中的ZEB2，结果发现(ZEB2敲除(KO)ESC和iPSC)都不能产生造血细胞，这表明ZEB2对于HPC开发至关重要。

值得注意的是，在检查其整体基因表达模式时，HPC分化第10天的ZEB2KO细胞与第7天的内皮细胞相似，因此表明HPC的进展已停止。此外，通过H3K27acChIP-seq，研究小组发现ZEB2KO细胞中激活的增强子大量减少，巩固了ZEB2在使表观遗传景观成为内皮细胞在发育过程中分化为HPC的理想环境方面的作用。

此外，研究人员进一步分离了簇2增强子，专门关注那些在没有ZEB2的情况下活性降低的增强子，以确定对HPC分化也可能至关重要的ZEB2依赖性因子。通过这项努力，他们鉴定了MEIS1结合基序在受ZEB2缺失影响的增强子处富集，并发现它是ZEB2的靶基因。

为了更好地了解ZEB2和MEIS1调节造血的关系，研究小组单独删除了MEIS1，观察到HPC分化明显受到破坏。与ZEB2KO细胞类似，转录组分析显示MEIS1KO细胞无法激活造血转录程序。尽管如此，一些MEIS1KO细胞确实分化为HPC，尽管效率低得多，而且它们的整体基因表达模式显示出类似野生型的转录组谱。

通过删除ZEB2和MEIS1，研究人员发现ZEB2/MEIS1双敲除细胞在HPC分化方面有更明显的损害，表明这两种蛋白在激活造血转录程序方面具有部分冗余的作用。然而，只有ZEB2重新表达才能部分挽救造血增强子激活的缺陷，因为MEIS1激活未能实现相同的结果，从而突出了ZEB2和MEIS2的不同需求。

通过这项研究，Saito和他的研究小组确定了ZEB2和MEIS1对造血的独立贡献。在此过程中，他们阐明了ZEB2(一种内皮细胞广泛表达的调节因子)的作用，对于推动内皮细胞沿着发育轨迹成为HPC至关重要。ZEB2和MEIS1如何调节造血增强子激活对于改善iPSC体外HPC生成以用于再生医学和药物发现至关重要。

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