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中华肝脏外科手术学电子杂志

中华肝脏外科手术学电子杂志 ›› 2014, Vol. 03 ›› Issue (03) : 183 -188. doi: 10.3877/cma.j.issn.2095-3232.2014.03.013

所属专题： 文献；

基础研究

糖原合成酶激酶3β抑制剂CHIR99021诱导人胚胎干细胞分化为限定性内胚层细胞
杜聪1, 邱东波2, 蔡楠2, 王亚彬2, 奉源2, 张琪2, 项鹏1, 易慧敏3,†()   
  1. 1. 510080　广州，中山大学干细胞与组织工程研究中心
    2. 中山大学附属第三医院细胞与基因治疗转化医学中心
    3. 中山大学附属第三医院外科重症监护病房
  • 收稿日期:2014-04-15 出版日期:2014-06-10
  • 通信作者: 易慧敏
  • 基金资助:
    国家自然科学基金面上项目(81370555，81170452); 广东省自然科学基金杰出青年基金项目(S20120011190); 广东省科技计划项目(2009B060700109); 霍英东教育基金会第十四届高等院校青年教师基金基础性研究课题(141032)

Glycogen synthase kinase 3β inhibitor CHIR99021 induces human embryonic stem cells to differentiate into definitive endoderm cells

Cong Du1, Dongbo Qiu2, Nan Cai2, Yabin Wang2, Yuan Feng2, Qi Zhang2, Peng Xiang1, Huimin Yi3,†()   

  1. 1. Center for Stem Cell Biology and Tissue Engineering, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510080, China
  • Received:2014-04-15 Published:2014-06-10
  • Corresponding author: Huimin Yi
  • About author:
    Corresponding author: Yi Huimin, Email:
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引用本文：

杜聪, 邱东波, 蔡楠, 王亚彬, 奉源, 张琪, 项鹏, 易慧敏. 糖原合成酶激酶3β抑制剂CHIR99021诱导人胚胎干细胞分化为限定性内胚层细胞[J]. 中华肝脏外科手术学电子杂志, 2014, 03(03): 183-188.

Cong Du, Dongbo Qiu, Nan Cai, Yabin Wang, Yuan Feng, Qi Zhang, Peng Xiang, Huimin Yi. Glycogen synthase kinase 3β inhibitor CHIR99021 induces human embryonic stem cells to differentiate into definitive endoderm cells[J]. Chinese Journal of Hepatic Surgery(Electronic Edition), 2014, 03(03): 183-188.

目的

探讨糖原合成酶激酶(GSK) 3β抑制剂CHIR99021诱导人胚胎干细胞分化为限定性内胚层细胞的可行性。

方法

将人胚胎干细胞H1细胞置于无滋养层培养基（Essential 8）培养。采用免疫荧光法检测人胚胎干细胞多能性标志物Oct4、Nanog的表达。于细胞中加入0.33、1.00、3.00、9.00、27.00 μmol/L浓度的CHIR99021培养3 d，以不加CHIR99021的细胞作对照。采用荧光定量聚合酶链反应（PCR）检测细胞多能性相关基因OCT4、SOX2和限定性内胚层相关基因GATA4、SOX17的表达水平。实验数据比较采用单因素方差分析和LSD-t检验。

结果

免疫荧光法能够检测到人胚胎干细胞多能性标志物Oct4、Nanog的表达。经0.33、1.00、3.00 μmol/L CHIR99021处理后的人胚胎干细胞生长状态良好，CHIR99021浓度较高时细胞生长状态较差或死亡。经1.00、3.00 μmol/L CHIR99021处理后的细胞多能性相关基因OCT4表达均下调(LSD-t=-40.54，-59.12；P<0.05），SOX2表达亦明显下调(LSD-t=-20.46，-3.87；P<0.05）。经1.00、3.00 μmol/L CHIR99021处理后的细胞限定性内胚层相关基因GATA4表达上调(LSD-t=137.21，65.29；P<0.05），SOX17表达亦明显上调(LSD-t=50.93，6.56；P<0.05）。

结论

人胚胎干细胞应用无滋养层培养仍然保持良好的干细胞生物学特性。CHIR99021可以高效诱导人胚胎干细胞向限定性内胚层细胞分化。

关键词: 胚胎干细胞, 细胞分化, 内胚层, 糖原合成酶激酶3, CHIR99021
Objective

To investigate the feasibility of glycogen synthase kinase (GSK) 3β inhibitor CHIR99021 induces human embryonic stem cells to differentiate into definitive endoderm cells.

Methods

Human embryonic stem cells H1 cells were cultured in feeder-free medium (Essential 8). The expression of human embryonic stem cell pluripotency markers Oct4, Nanog were detected by immunofluorescence. Human embryonic stem cells were treated with CHIR99021 of different concentrations (0.33, 1.00, 3.00, 9.00, 27.00 μmol/L) and cultured for 3 d respectively. The untreated cells were taken as control. The expression levels of pluripotency related genes OCT4, SOX2 and definitive endoderm related genes GATA4, SOX17 were detected by fluorescent quantitative polymerase chain reaction (PCR). The experimental data were compared using one-way analysis of variance and LSD-t test.

Results

The expression of human embryonic stem cell pluripotency markers Oct4, Nanog could be detected by immunofluorescence. The human embryonic stem cells were observed in good growth when treated with CHIR99021 of different concentrations (0.33, 1.00, 3.00 μmol/L) . The human embryonic stem cells were observed in poor growth or dead when treated with the higher concentrations of CHIR99021. The expression of pluripotency related gene OCT4 decreased after treated with CHIR99021 of 1.00, 3.00 μmol/L concentration (LSD-t=-40.54, -59.12; P<0.05). The expression of SOX2 also decreased significantly (LSD-t=-20.46, -3.87; P<0.05). The expression of definitive endoderm related genes GATA4 increased after treated with CHIR99021 of 1.00, 3.00 μmol/L concentration (LSD-t=137.21, 65.29; P<0.05). The expression of SOX17 also increased significantly (LSD-t=50.93, 6.56; P<0.05).

Conclusions

Human embryonic stem cells can maintain a good pluripotent state in the feeder-free culturing system. CHIR99021 can effectively induce the human embryonic stem cells to differentiate into definitive endoderm cells.

Key words: Embryonic stem cells, Cell differentiation, Endoderm, Glycogen synthase kinase 3, CHIR99021
图1 人胚胎干细胞光镜下的生长形态
图2 免疫荧光染色检测无滋养层人胚胎干细胞Oct4蛋白的表达（荧光显微镜　×100）
图3 免疫荧光染色检测无滋养层人胚胎干细胞Nanog蛋白的表达（荧光显微镜　×100）
图4 经CHIR99021处理后的人胚胎干细胞光镜下形态改变（×100）
图5 不同浓度CHIR99021处理后的人胚胎干细胞多能性相关基因表达变化
图6 不同浓度CHIR99021处理后的人胚胎干细胞限定性内胚层基因表达变化
[1]
Kirkeby A, Grealish S, Wolf DA, et al. Generation of regionally specified neural progenitors and functional neurons from human embryonic stem cells under defined conditions[J]. Cell Rep, 2012, 1(6):703-714.
[2]
Willems E, Spiering S, Davidovics H, et al. Small-molecule inhibitors of the Wnt pathway potently promote cardiomyocytes from human embryonic stem cell-derived mesoderm[J]. Circ Res, 2011, 109(4):360-364.
[3]
Basma H, Soto-Gutiérrez A, Yannam GR, et al. Differentiation and transplantation of human embryonic stem cell-derived hepatocytes[J]. Gastroenterology, 2009, 136(3):990-999.
[4]
Shiraki N, Umeda K, Sakashita N, et al. Differentiation of mouse and human embryonic stem cells into hepatic lineages[J]. Genes Cells, 2008, 13(7):731-746.
[5]
陈规划，张琪．积极推动干细胞在肝移植的转化应用[J]．器官移植，2012, 3(1):1-4.
[6]
Bose B, Shenoy SP, Konda S, et al. Human embryonic stem cell differentiation into insulin secreting β-cells for diabetes[J]. Cell Biol Int, 2012, 36(11):1013-1020.
[7]
Luong MX, Smith KP, Stein GS. Human embryonic stem cell registries: value, challenges and opportunities[J]. J Cell Biochem, 2008, 105(3):625-632.
[8]
陈规划，张琪．干细胞在肝移植中的应用现状及展望[J/CD]．中华肝脏外科手术学电子杂志，2012，1(2):70-73.
[9]
Navarro-Alvarez N, Soto-Gutierrez A, Kobayashi N. Stem cell research and therapy for liver disease[J]. Curr Stem Cell Res Ther, 2009, 4(2):141-146.
[10]
Li W, Li K, Wei W, et al. Chemical approaches to stem cell biology and therapeutics[J]. Cell Stem Cell, 2013, 13(3):270-283.
[11]
Clevers H. Wnt/beta-catenin signaling in development and disease[J]. Cell, 2006, 127(3):469-480.
[12]
Ghosh S, Karin M. Missing pieces in the NF-kappaB puzzle[J]. Cell, 2002, 109(Suppl):S81-S96.
[13]
Cline GW, Johnson K, Regittnig W, et al. Effects of a novel glycogen synthase kinase-3 inhibitor on insulin-stimulated glucose metabolism in Zucker diabetic fatty (fa/fa) rats[J]. Diabetes, 2002, 51(10):2903-2910.
[14]
Jope RS, Yuskaitis CJ, Beurel E. Glycogen synthase kinase-3 (GSK3): inflammation, diseases, and therapeutics[J]. Neurochem Res, 2007, 32(4/5):577-595.
[15]
Takahashi-Yanaga F. Activator or inhibitor? GSK-3 as a new drug target[J]. Biochem Pharmacol, 2013, 86(2):191-199.
[16]
Ying QL, Wray J, Nichols J, et al. The ground state of embryonic stem cell self-renewal[J]. Nature, 2008, 453(7194):519-523.
[17]
Kim H, Wu J, Ye S, et al. Modulation ofβ-catenin function maintains mouse epiblast stem cell and human embryonic stem cell self-renewal[J]. Nat Commun, 2013(4):2403.
[1] 刘星辰, 刘娟, 魏宝宝, 刘洁, 刘辉. XIAP与XAF1异常表达与卵巢癌的相关性分析[J]. 中华妇幼临床医学杂志(电子版), 2023, 19(04): 419-427.
[2] 周伟, 蔡恒, 范海迪, 李惠中, 王传霞, 顾茂胜. cblC型甲基丙二酸血症MMACHC基因新突变对小鼠神经细胞凋亡及Wnt/β-catenin信号通路的作用机制[J]. 中华妇幼临床医学杂志(电子版), 2022, 18(05): 528-539.
[3] 尹娟, 杨兴, 李平, 徐旻馨, 鲍玉, 张志鹏, 薛慧. 低强度脉冲式超声波在脂多糖诱导的RAW264.7巨噬细胞分化中的抗炎和抗氧化作用[J]. 中华口腔医学研究杂志(电子版), 2023, 17(01): 26-36.
[4] 张静, 李晨晨, 孟箭. 白细胞介素1β对人牙周膜干细胞和骨髓间充质干细胞骨向分化的影响[J]. 中华口腔医学研究杂志(电子版), 2020, 14(02): 88-94.
[5] 刘娜, 赵然然. 支气管哮喘微量元素水平与免疫功能的相关性分析[J]. 中华肺部疾病杂志(电子版), 2023, 16(01): 74-76.
[6] 符莞孟, 王晓黎, 刘玉, 张潍, 张菊. 干细胞治疗多囊卵巢综合征的研究进展[J]. 中华细胞与干细胞杂志(电子版), 2023, 13(02): 108-114.
[7] 李婧娴, 韩兴龙, 涂元媛, 胡士军, 于淼, 雷伟. 内皮祖细胞在血管损伤修复中的研究进展[J]. 中华细胞与干细胞杂志(电子版), 2022, 12(03): 176-180.
[8] 李佳一, 张美丽, 黄粤. 1号染色体长臂扩增削弱人胚胎干细胞神经分化潜能[J]. 中华细胞与干细胞杂志(电子版), 2022, 12(03): 129-137.
[9] 王继荣, 暴一众, 唐颖, 吕晓玲, 杨舟鑫. 吴茱萸碱抑制破骨细胞分化延缓骨丢失的研究[J]. 中华细胞与干细胞杂志(电子版), 2022, 12(02): 86-92.
[10] 丁丰悦, 武宏春, 黄莹, 殷为民, 雷伟. miR-148/152家族调控内皮细胞糖酵解相关基因的表达分析[J]. 中华细胞与干细胞杂志(电子版), 2021, 11(06): 321-328.
[11] 曹冰, 张晓明, 梁富龙. 单细胞测序分析人类胚胎干细胞神经分化的分子机制[J]. 中华细胞与干细胞杂志(电子版), 2021, 11(01): 1-7.
[12] 邓海燕, 刘馨, 缪着, 马波. 干细胞治疗心脏病的研究进展[J]. 中华细胞与干细胞杂志(电子版), 2020, 10(05): 297-302.
[13] 何泽诏, 翁晓菲. 组蛋白去乙酰化酶抑制剂调控干细胞分化与体细胞重编程的研究进展[J]. 中华细胞与干细胞杂志(电子版), 2020, 10(02): 115-118.
[14] 吴锡文, 彭宝岗, 沈顺利. 坏死性凋亡在肝内胆管细胞癌和肝细胞癌分化过程中的作用[J]. 中华肝脏外科手术学电子杂志, 2021, 10(01): 108-110.
[15] 杜非凡, 王雪, 吴志鸿. 基质金属蛋白酶2、基质金属蛋白酶抑制剂2和可溶性CD44在高度近视眼合并原发性开角型青光眼患者房水中的定量研究[J]. 中华眼科医学杂志(电子版), 2019, 09(06): 335-341.
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