白血病抑制因子通过PI3K/Akt依赖的Tbx-3激活通路调控狨猴诱导多能干细胞增殖

Leukemia inhibitory factor regulates marmoset induced pluripotent stem cell proliferation via a PI3K/‌Akt‑dependent Tbx‑3 activation pathway.

作者信息Minxia Ke, Quan He, Danping Hong, Ouyang Li, Mengyi Zhu, Wen-Bin Ou, Yulong He, Yuehong Wu
PMID29620145
发布时间2018-07
DOI10.3892/ijmm.2018.3610

实验完整度

高

包含细胞增殖、凋亡、DGE、RT-qPCR、Western blot及PI3K抑制剂验证等多层级实验,并明确功能与机制验证。

主要模型

狨猴iPSCs细胞系

重点核对

LIF浓度:1000 U/ml 细胞接种密度:96孔板5×10^3 LY294002浓度:20 µM,处理24 h Western blot抗体:抗Tbx-3 (1:1000)、抗p-AKT (1:1000) 统计学:t检验,P<0.05,n=3

摘要

白血病抑制因子(LIF)是白细胞介素-6家族中多效性最强的细胞因子,广泛用于建立和维持多能干细胞,尤其是小鼠多能干细胞。然而,尚无研究完全阐明LIF在狨猴诱导多能干细胞(iPSC)培养中的应用,特别是其潜在机制。为了证明LIF应用于狨猴iPSCs的可行性,本研究在LIF存在的情况下评估了这些细胞。使用MTT法测量细胞增殖,通过流式细胞术分析异硫氰酸荧光素Annexin V染色确定细胞凋亡,并使用数字基因表达(DGE)分析差异表达基因。通过逆转录定量聚合酶链反应和western印迹分析确认了多能性相关基因表达的改变。此外,在LY294002处理后,通过MTT法测定细胞增殖,并通过western印迹确认蛋白水平。结果表明,LIF显著促进增殖细胞数量,但对凋亡无影响。使用数字基因表达分析检测狨猴iPSCs在LIF存在下的差异表达基因。结果显示,多能性相关转录因子编码基因T-box 3(Tbx-3)被LIF激活。值得注意的是,LIF增加了狨猴iPSCs中磷酸化(p-)AKT和Tbx-3的水平。此外,用LY294002(一种磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)抑制剂)预处理,显著损害了LIF诱导的狨猴iPSCs中p-AKT和Tbx-3的上调,表明PI3K/Akt信号通路参与这种调控。综上所述,结果提示LIF可有效维持培养中的狨猴iPSCs,这与通过调节PI3K/Akt信号通路激活Tbx-3有关。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
LIF是否能够维持狨猴iPSC的自我更新和多能性,及其潜在分子机制。
核心机制
LIF通过激活PI3K/Akt信号通路,上调Tbx-3表达,从而促进狨猴iPSCs增殖并维持其多能性。
主要证据
MTT实验显示LIF显著促进细胞增殖;DGE和RT-qPCR显示Tbx-3和PI3K表达上调;Western blot显示p-AKT和Tbx-3蛋白水平升高;PI3K抑制剂LY294002处理可阻断这些效应。
研究意义
该研究首次证明LIF对维持狨猴iPSC多能性和活力的关键作用,为狨猴iPSCs的体外培养提供了简单有效的条件,有助于其在人类再生医学中的应用。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

LIF对细胞增殖和凋亡的影响

评估LIF对狨猴iPSCs增殖和凋亡的总体影响。

在LIF存在或缺失条件下培养狨猴iPSCs,观察形态和克隆效率,用MTT法检测细胞活力,用流式细胞术检测细胞凋亡。

2

差异基因表达分析

鉴定LIF处理后狨猴iPSCs中差异表达的基因。

构建DGE文库并进行Solexa测序,比较LIF处理组和对照组的基因表达谱。

3

差异表达基因验证

验证DGE数据中关键基因的表达变化。

通过RT-qPCR检测Tbx-3、PI3K等基因的mRNA表达水平。

4

通路验证

验证LIF是否通过PI3K/Akt通路调节Tbx-3表达。

用Western blot检测STAT3、PI3K、AKT、p-AKT、Tbx-3和NANOG的蛋白水平,并使用PI3K抑制剂LY294002处理细胞。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
TeSR-E8培养基StemCell Technologies, Inc.05840
胎牛血清Hyclone; GE Healthcare Life SciencesSH30406.02E
青霉素/链霉素Invitrogen; Thermo Fisher Scientific, Inc.15070-063
碱性成纤维细胞生长因子Sigma-Aldrich; Merck KGaAF0291
ROCK抑制剂Y-27632Sigma-Aldrich; Merck KGaAY0503-1MG
AccutaseStemCell Technologies, Inc.07920
小鼠白血病抑制因子EMD MilliporeESG1106
MTT试剂Sigma-Aldrich; Merck KGaA--
FITC Annexin V凋亡检测试剂盒BD Biosciences--
FACSAria流式细胞仪BD Biosciences--
TRIzol试剂Invitrogen; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
Agilent 2100生物分析仪Agilent--
SuperScript双链cDNA合成试剂盒Invitrogen; Thermo Fisher Scientific, Inc.11917-010
QiaQuick PCR提取试剂盒Qiagen GmbH28104
Platinum Pfx DNA聚合酶Invitrogen; Thermo Fisher Scientific, Inc.11708013
Prime Script试剂盒Takara Bio, Inc.--
SYBR Premix Ex TaqTakara Bio, Inc.--
7500实时PCR系统Applied Biosystems; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
Quick Start Bradford蛋白定量试剂盒Bio-Rad Laboratories, Inc.--
硝酸纤维素膜EMD Millipore--
抗β-actin抗体BIOSSbs-0061R
抗PI3K (85α)抗体Full60225-1-Ig
抗AKT抗体Cell Signaling Technology9272
抗磷酸化AKT抗体Cell Signaling Technology9271
抗STAT3抗体ProteinTech10253-2-AP
抗Tbx-3抗体ProteinTech16741-1-AP
抗NANOG抗体ProteinTech14295-1-AP
HRP标记二抗Beyotime Institute of BiotechnologyA0208
增强化学发光试剂Amersham; GE Healthcare Life Sciences--
ECL Tanon 5500成像系统Tanon Science and Technology Co., Ltd.--
LY294002----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
培养基成分、bFGF浓度、ROCK抑制剂浓度、基质胶、传代比例、LIF浓度(1000 U/ml)
阅读提示:Materials and methods: Cell culture
细胞增殖
细胞接种密度(5×10^3)、MTT浓度(0.5 mg/ml)、孵育时间(3 h)、测量波长(495 nm)
阅读提示:Materials and methods: Cell proliferation assay
细胞凋亡
凋亡检测试剂盒(FITC Annexin V)、孵育时间(15 min)、流式细胞仪型号
阅读提示:Materials and methods: Flow cytometry
基因表达分析
RNA提取方法、DGE文库构建、测序平台(HiSeq 2000)、差异表达分析标准
阅读提示:Materials and methods: cDNA library construction, solexa sequencing and digital gene expression (DGE) analysis
蛋白检测
抗体列表及稀释度(1:1000)、SDS-PAGE条件、转膜条件
阅读提示:Materials and methods: Western blot analysis
通路抑制
LY294002浓度(20 µM)、处理时间(24 h)、DMSO对照
阅读提示:Materials and methods: PI3K/Akt signaling inhibition