Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Axit retinoic tăng cường sự biệt hóa tế bào germ từ tế bào gốc lấy từ da chuột
Tóm tắt
Tín hiệu axit retinoic (RA) đã được xác định là một yếu tố chính trong sự phát triển của giao tử ở cả nam và nữ. Sự hiện diện của RA là một bước quan trọng trong việc khởi đầu quá trình giảm phân (meiosis) và cần thiết cho việc sản xuất các tế bào trứng có khả năng sinh sản từ các tế bào germ nguyên thủy. Giảm phân đã được xác định là một quá trình sinh học khó tái tạo in vitro, khi chuyển đổi các tế bào gốc thành tế bào germ. Chúng tôi đã chỉ ra trước đó rằng các tế bào giống như tế bào germ nguyên thủy và các tế bào giống như tế bào trứng (OLCs) có thể được hình thành bằng cách biệt hóa các tế bào gốc lấy từ da chuột. Tuy nhiên, các OLCs vẫn không thể hoạt động do có vẻ như không khởi đầu được quá trình giảm phân. Mục tiêu của nghiên cứu này là xác định hiệu quả của việc điều trị RA trong quá trình biệt hóa tế bào gốc thành tế bào germ, đặc biệt là vào giai đoạn khởi đầu giảm phân. Sử dụng qPCR, chúng tôi phát hiện ra sự gia tăng đáng kể ở các chỉ số giảm phân Stra8 và Sycp3 cũng như sự giảm đáng kể ở chất ức chế giảm phân Nanos2, trong các quần thể đang biệt hóa. Hơn nữa, các OLCs từ nhóm được điều trị RA biểu hiện đáng kể hơn gen điều chỉnh giảm phân Marf1 và chỉ số tế bào trứng Oct4. Ở mức protein, điều trị với RA được phát hiện làm gia tăng mức biểu hiện của protein kết nối cx43 và chỉ số đa năng OCT4. Hơn nữa, mức biểu hiện của SYCP3 đã được tăng cường đáng kể và mô hình định vị phù hợp hơn với các tế bào buồng trứng thai nhi đối chứng. Việc điều trị bằng RA cũng cải thiện tính toàn vẹn cấu trúc của các OLCs được sản xuất bằng cách khởi động mức biểu hiện của tất cả ba bản sao zona pellucida (Zp1–3) và cải thiện mức độ biểu hiện và định vị ZP3. Cuối cùng, việc bổ sung RA trong quá trình biệt hóa đã dẫn đến sự gia tăng gần gấp đôi số lượng OLCs thu được và tăng trưởng in vitro của chúng. RA là một yếu tố chính trong sự hình thành giao tử chức năng và việc bổ sung của nó trong quá trình biệt hóa tế bào gốc thành tế bào germ đã cải thiện việc OLCs gia nhập vào quá trình giảm phân.
Từ khóa
#Axit retinoic #tế bào germ #tế bào gốc #giảm phân #tế bào trứng #tế bào giống như tế bào trứngTài liệu tham khảo
Speed RM. Meiosis in the foetal mouse ovary. I. An analysis at the light microscope level using surface-spreading. Chromosoma. 1982;85:427–37.
Bowles J, Knight D, Smith C, Wilhelm D. Retinoid signaling determines germ cell fate in mice. Science. 2006;312(5773):596–600.
Baltus AE, Menke DB, Hu Y-CC, Goodheart ML, Carpenter AE, de Rooij DG, Page DC. In germ cells of mouse embryonic ovaries, the decision to enter meiosis precedes premeiotic DNA replication. Nat Genet. 2006;38:1430–4.
Menke DB, Koubova J, Page DC. Sexual differentiation of germ cells in XX mouse gonads occurs in an anterior-to-posterior wave. Dev Biol. 2003;262:303–12.
White JA, Ramshaw H, Taimi M, Stangle W, Zhang A, Everingham S, Creighton S, Tam SP, Jones G, Petkovich M. Identification of the human cytochrome P450, P450RA1-2, which is predominantly expressed in the adult cerebellum and is responsible for all-trans-retinoic acid metabolism. Proc Natl Acad Sci. 2000;97:6403–8.
Zhou Q, Li Y, Nie R, Friel P, Mitchell D, Evanoff RM, Pouchnik D, Banasik B, McCarrey JR, Small C, Griswold MD. Expression of stimulated by retinoic acid gene 8 (Stra8) and maturation of murine gonocytes and spermatogonia induced by retinoic acid in vitro. Biol Reprod. 2008;78:537–45.
Adams IR, McLaren A. Sexually dimorphic development of mouse primordial germ cells: switching from oogenesis to spermatogenesis. Development. 2002;129(5):1155–64.
Koubova J, Menke DB, Zhou Q. Retinoic acid regulates sex-specific timing of meiotic initiation in mice. Proc Natl Acad Sci. 2006;103(8):2474–9.
Li H, Clagett-Dame M. Vitamin a deficiency blocks the initiation of meiosis of germ cells in the developing rat ovary in vivo. Biol Reprod. 2009;81(5):996–1001.
Raverdeau M, Gely-Pernot A, Féret B. Retinoic acid induces Sertoli cell paracrine signals for spermatogonia differentiation but cell autonomously drives spermatocyte meiosis. Proc Natl Acad Sci. 2012;109(41):16582–7.
Farini D, Scaldaferri ML, Iona S, Sala LG. Growth factors sustain primordial germ cell survival, proliferation and entering into meiosis in the absence of somatic cells. Dev Biol. 2005;285(1):49–56.
Koshimizu U, Watanabe M, Nakatsuji N. Retinoic acid is a potent growth activator of mouse primordial germ cells in vitro. Dev Biol. 1995;168(2):683–5.
Hübner K, Fuhrmann G, Christenson LK, Kehler J, Reinbold R, De La Fuente R, Wood J, Strauss JF, Boiani M, Schöler HR. Derivation of oocytes from mouse embryonic stem cells. Science. 2003;300:1251–6.
Geijsen N, Horoschak M, Kim K, Gribnau J, Eggan K, Daley GQ. Derivation of embryonic germ cells and male gametes from embryonic stem cells. Nature. 2004;427:148–54.
Toyooka Y, Tsunekawa N, Akasu R, Noce T. Embryonic stem cells can form germ cells in vitro. Proc Natl Acad Sci U S A. 2003;100:11457–62.
Linher K, Dyce P, Li J. Primordial germ cell-like cells differentiated in vitro from skin-derived stem cells. PLoS One. 2009;4(12):e8263.
Dyce PW, Wen L, Li J. In vitro germline potential of stem cells derived from fetal porcine skin. Nat Cell Biol. 2006;8:384–90.
Dyce PW. Differentiation of newborn mouse skin derived stem cells into germ-like cells in vitro. J Vis Exp. 2013;77:e50486.
Dyce PW, Liu J, Tayade C, Kidder GM, Betts DH, Li J. In vitro and in vivo germ line potential of stem cells derived from newborn mouse skin. PLoS One. 2011;6(5):e20339.
Dyce PW, Shen W, Huynh E, Shao H, Villagómez DA, Kidder GM, King WA, Li J. Analysis of oocyte-like cells differentiated from porcine fetal skin-derived stem cells. Stem Cells Dev. 2011;20:809–19.
Ge W, Ma H-GG, Cheng S-FF, Sun Y-CC, Sun L-LL, Sun X-FF, Li L, Dyce P, Li J, Shi Q-HH, Shen W. Differentiation of early germ cells from human skin-derived stem cells without exogenous gene integration. Sci Rep. 2015;5:13822.
Nayernia K, Nolte J, Michelmann HW, Lee JH. In vitro-differentiated embryonic stem cells give rise to male gametes that can generate offspring mice. Dev Cell. 2006;11(1):125–32.
Zhou Q, Wang M, Yuan Y, Wang X, Fu R, Wan H, Xie M, Liu M, Guo X, Zheng Y, Feng G, Shi Q, Zhao X-YY, Sha J, Zhou Q. Complete meiosis from embryonic stem cell-derived germ cells in vitro. Cell Stem Cell. 2016;18:330–40.
Toma J, Akhavan M, Fernandes K, Barnabé-Heider F, Sadikot A, Kaplan D, Miller F. Isolation of multipotent adult stem cells from the dermis of mammalian skin. Nat Cell Biol. 2001;3:778–84.
Winterhager E, Kidder GM. Gap junction connexins in female reproductive organs: implications for women's reproductive health. Hum Reprod Update. 2015;21(3):340–52.
Ge W, Cheng SF, Dyce PW, De Felici M, Shen W. Skin-derived stem cells as a source of primordial germ cell-and oocyte-like cells. Cell Death Dis. 2016;7(11):e2471.
Semba RD (2012). On the “discovery” of vitamin a. Annals of nutrition and metabolism.
Rhinn M, Dollé P. Retinoic acid signalling during development. Development. 2012;139(5):843–58.
Suzuki A, Saga Y. Nanos2 suppresses meiosis and promotes male germ cell differentiation. Genes Dev. 2008;22:430–5.
Su Q, Sugiura S, Pendola C, Handel S, Eppig. MARF1 regulates essential Oogenic processes in mice. Science. 2012;335:14961499.
Su Y-Q, Sun F, Handel M, Schimenti J, Eppig J. Meiosis arrest female 1 (MARF1) has nuage-like function in mammalian oocytes. Proc Natl Acad Sci. 2012;109:18653–60.
Liang L, Soyal SM, Dean J. FIGalpha, a germ cell specific transcription factor involved in the coordinate expression of the zona pellucida genes. Development. 1997;124(24):4939–47.