5月31日，國際學(xué)術(shù)期刊Stem Cell Reports在線發(fā)表了中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究院丁秋蓉與邵振研究組的合作研究成果“Genetic and chemical screenings identify HDAC3 as a key regulator in hepatic differentiation of human pluripotent stem cells”。該研究通過大規(guī)模遺傳篩選和化合物篩選鑒定出包括組蛋白去乙酰化酶HDAC3等在內(nèi)的人多能干細(xì)胞（human pluripotent stem cells, hPSCs）體外肝向分化關(guān)鍵調(diào)控因子。
人多能干細(xì)胞體外定向分化來源的肝臟樣細(xì)胞（hepatocyte like cells, HLCs）是肝臟疾病模擬、毒理檢測以及肝臟移植供體的潛在重要細(xì)胞來源。但目前得到的HLCs普遍存在成熟度不夠、純度不夠的問題，限制了其在基礎(chǔ)科學(xué)和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用。
為進(jìn)一步優(yōu)化體外定向分化體系，促進(jìn)肝臟細(xì)胞的成熟和均一化，博士研究生李爽等人在肝臟成熟標(biāo)志物白蛋白（ALB）終止密碼子前定點(diǎn)敲入綠色熒光蛋白（Venus）表達(dá)框，建立了成熟肝臟譜系標(biāo)記的人多能干細(xì)胞報(bào)告株。并在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用CRISPR全基因組敲除慢病毒文庫，進(jìn)行了大規(guī)模遺傳篩選，鑒定出ATG7, RPS6KA2, HDAC3等若干基因參與調(diào)節(jié)人多能干細(xì)胞體外肝向分化。同時(shí)根據(jù)篩選出的調(diào)節(jié)基因及其相關(guān)功能提示，進(jìn)一步進(jìn)行了有針對性的化合物文庫篩選，發(fā)現(xiàn)一個(gè)組蛋白去乙酰化酶小分子抑制劑CI-994能顯著促進(jìn)HLCs的定向分化；并發(fā)現(xiàn)該小分子同樣能抑制原代肝臟細(xì)胞體外培養(yǎng)過程中肝臟屬性的快速丟失。全基因組敲除慢病毒文庫篩選和小分子化合物庫篩選都證實(shí)了組蛋白去乙酰化酶HDAC3是肝臟分化的重要調(diào)控因子，進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)HDAC3可以與肝臟譜系關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子HNF4等結(jié)合共同調(diào)節(jié)肝臟細(xì)胞分化過程。
本研究綜合運(yùn)用報(bào)告基因細(xì)胞株、大規(guī)模遺傳篩選以及化合物篩選，建立了一個(gè)高效的體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)體系，用于研究人多能干細(xì)胞的肝臟細(xì)胞體外定向分化過程，也為研究和優(yōu)化hPSCs向其他類型的細(xì)胞分化提供了一種普適而有效的方法。
本研究由博士研究生李爽、研究助理李木山等在丁秋蓉研究員、邵振研究員和趙永旭博士的指導(dǎo)下完成，也得到了中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究院（暫名）應(yīng)浩、方靖和王慧研究員，美國賓夕法尼亞大學(xué)Kiran Musunuru教授，東莞理工大學(xué)馬丹軍教授的幫助。同時(shí)，本研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中科院干細(xì)胞先導(dǎo)、國家自然科學(xué)基金委等項(xiàng)目的共同資助以及上海營養(yǎng)與健康院公共技術(shù)平臺的支持。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2018.05.001
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