OVOL2在小鼠胎盘中强化上皮身份并促进SynT-I分化

OVOL2 Reinforces Epithelial Identity and Promotes SynT-I Differentiation in the Mouse Placenta

作者信息Violet S Patterson, Mariyan J Jeyarajah, Amanda M Rampersaud, Gargi Jaju Bhattad, Stephen J Renaud
PMID42490407
发布时间2026-07-23
DOI10.1093/biolre/ioag157

实验完整度

高

包含Ovol2+/-小鼠胎盘体内模型、WT与Ovol2-/- TS细胞体外分化模型、ChIP-seq和RNA-seq组学数据,并有ZEB1/E-cadherin/Vimentin等功能和机制验证。

主要模型

Ovol2+/-小鼠E9.5概念体及WT E11.5、E14.5、E17.5胎盘 WT小鼠TS细胞(F4系) Ovol2-/-小鼠TS细胞

重点核对

Ovol2+/- × Ovol2+/-交配后于E9.5收集全概念体,E0.5定义为交配栓检出日 WT和Ovol2-/- TS细胞在干细胞条件或含3 μM CHIR99021的分化条件下培养3至7天或最多72小时 CHIR分化组同时设置DMSO载体对照和未处理对照 RNA-seq使用每组4个样本,Western blot和RT-qPCR使用N=4至6生物学重复 ChIP-seq使用3个独立实验重复,测序深度至少30 million reads/sample

摘要

胎盘在妊娠期间建立母胎界面,使母体与胎儿循环之间能够选择性交换营养物质和气体。在人类和小鼠中,这一交换表面由称为合体滋养层(SynT)的多核上皮层衬里,在小鼠胎盘中SynT组织为两个不同的层,SynT-I和SynT-II。从滋养层前体形成SynT需要上皮可塑性以允许细胞分化、融合和形态发生,同时保持上皮完整性以维持母胎交换屏障。然而,在SynT发育过程中保护上皮特征的机制仍不清楚。OVO-like 2(OVOL2)是一种间充质相关程序的转录抑制因子,也是上皮身份的关键调节因子,在小鼠胎盘中高表达并且对其发育至关重要。我们假设OVOL2通过在滋养层分化过程中抑制间充质相关转录程序来促进SynT谱系形成。为了验证这一点,在Ovol2+/−交配后检查了胎盘发育,并在干细胞条件下或在CHIR99021分化以富集SynT谱系下分析了野生型和Ovol2缺陷的滋养层干(TS)细胞。在Ovol2缺陷的胎盘和分化的TS细胞中,SynT-I谱系发育均被破坏,而SynT-II相关分化似乎受影响较轻。染色质分析鉴定出OVOL2结合在上皮-间充质转化相关基因附近,包括Id1、Zeb1和Vim,这些基因在Ovol2缺陷的滋养层中上调。与这些观察一致,Ovol2缺陷细胞显示间充质标志物如ZEB1和Vimentin水平升高,上皮标志物包括E-cadherin水平降低。这些发现确定OVOL2是小鼠胎盘中SynT-I谱系形成和上皮身份的关键调节因子。

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
OVOL2是否通过抑制间充质相关转录程序来促进小鼠胎盘合体滋养层谱系形成并维持上皮身份?
核心机制
OVOL2结合在上皮-间充质转化相关基因(包括Id1、Zeb1和Vim)的启动子近端区域并抑制其表达,从而强化上皮身份并支持SynT-I分化。
主要证据
Ovol2-/-胎盘和CHIR分化的Ovol2-/- TS细胞中SynT-I标志物Syna诱导缺失,且SynT-II标志物Gcm1和Synb诱导减弱;ChIP-seq显示OVOL2结合EMT相关基因附近;RNA-seq和RT-qPCR/免疫印迹显示Ovol2-/-细胞上皮标志物降低、间充质标志物升高。
研究意义
确定OVOL2是小鼠胎盘SynT-I分化和上皮身份的关键转录调节因子,揭示其在建立母胎交换界面中的先前未被认识的作用。

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

体内定位与Ovol2缺失胎盘表型分析

确定Ovol2在小鼠胎盘中的空间定位及Ovol2缺失对SynT标志物分布的影响。

对Ovol2+/-交配获得的E9.5概念体以及WT E11.5、E14.5、E17.5胎盘进行连续切片,使用RNAscope原位杂交检测Ovol2、Syna和Synb。

2

TS细胞CHIR分化体系建立

建立能富集迷宫区滋养层尤其是SynT谱系的体外分化条件。

WT TS细胞在干细胞条件或去除MEF条件培养基、FGF4、activin A的分化条件下培养3、5、7天,分化组分别不处理、DMSO载体或3 μM CHIR处理,RT-qPCR检测干细胞、迷宫区和连接区标志物。

3

Ovol2缺失对TS细胞SynT分化的影响

验证OVOL2缺失是否优先破坏SynT-I分化。

WT和Ovol2-/- TS细胞在干细胞条件或CHIR分化条件下培养最多72小时,通过相差显微镜、ZO-1免疫荧光、RT-qPCR检测干细胞、迷宫区和连接区标志物。

4

OVOL2全基因组结合位点分析

鉴定OVOL2在分化滋养层中的直接结合靶标和富集通路。

对WT TS细胞在含3 μM CHIR分化条件下培养72小时后进行ChIP-seq,使用OVOL2抗体或兔IgG对照,分析motif、峰分布和GO富集。

5

Ovol2缺失对转录组和上皮/间充质身份的影响

比较WT和Ovol2-/-分化滋养层的全局转录差异及上皮/间充质基因表达。

对CHIR分化72小时的WT和Ovol2-/- TS细胞进行RNA-seq,并通过RT-qPCR和Western blot检测上皮和间充质标志物。

6

OVOL2回补实验

验证异位Ovol2表达能否部分挽救Ovol2-/-细胞的SynT-I分化和上皮身份缺陷。

Ovol2-/- TS细胞在CHIR分化条件下培养3天后转染pEF-OVOL2或对照,继续CHIR处理最多72小时,RT-qPCR检测Ovol2、Syna、Ctsq及上皮/间充质标志物。

7

体内上皮/间充质标志物验证

确定Ovol2缺失胎盘在体内是否显示上皮标志物表达降低。

对E9.5 Ovol2+和Ovol2-/-胎盘以及E11.5、E14.5、E17.5 WT胎盘进行E-cadherin和Vimentin免疫荧光,同时用MCT1和MCT4标记SynT区域。

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
Leica TP1020组织处理器Leica Microsystems--
RNAscope多重FL v2 HRPAdvanced Cell Diagnostics--
Ovol2探针Advanced Cell Diagnostics558501
Syna探针Advanced Cell Diagnostics446701-C3
Synb探针Advanced Cell Diagnostics57631-C2
Fluoromount G封片剂Southern Biotech--
Nikon Ti2e转盘共聚焦显微镜Nikon Instruments Inc.--
RPMI-1640培养基Sigma-Aldrich--
胎牛血清Wisent--
FGF4R&D Systems235-F4-025
肝素Sigma-AldrichH3149
激活素AR&D Systems338-AC-10
MycoAlert支原体检测试剂ThermoFisher ScientificNC0529908
CHIR99021Stemgent--
二甲基亚砜ThermoFisher Scientific--
jetPRIME转染试剂Polyplus Transfection101000015
JetBuffer缓冲液Polyplus Transfection201000003
OptiMEM培养基ThermoFisher Scientific--
Histo-Clear透明剂National Diagnostics--
MCT1抗体Sigma-AldrichAB1286-I
MCT4抗体Santa Cruz Biotechnologysc-376140
E-Cadherin抗体Cell Signaling Technology3195
Vimentin抗体Cell Signaling Technology5741
DAPIThermoFisher Scientific--
ZO-1抗体ThermoFisher Scientific33-9100
ID1抗体BioCheckBCH-1/37-2
ZEB1抗体Cell Signaling Technology70512
Dylight 554偶联鬼笔环肽Cell Signaling Technology13054
TRA-zolGeneBio Systems--
High-Capacity cDNA逆转录试剂盒ThermoFisher Scientific--
Sensifast SYBR Green PCR预混液FroggaBio--
CFX96仪器Bio-Rad Laboratories--
蛋白酶抑制剂混合物Sigma-Aldrich--
二辛可宁酸测定Bio-Rad Laboratories--
E-Cadherin抗体Cell Signaling Technology14472
β-actin抗体Santa Cruz Biotechnologysc-47778
LI-COR Odyssey成像系统LI-COR Biosciences--
Bioruptor超声破碎仪Diagenode--
OVOL2抗体GeneTexGTX120220
兔IgG阴性对照Cell Signaling Technology2729
Sepharose G珠Sigma-Aldrich17061801
Qubit荧光计ThermoFisher Scientific--
NEBNext Ultra II DNA文库制备试剂盒New England Biolabs--
Illumina NextSeq 500测序仪Illumina--
RNeasy柱Qiagen--
BioanalyzerAgilent Technologies--
NEBNEXT Ultra RNA文库制备试剂盒(Illumina)New England Biolabs--
NovaSeq 600测序仪Illumina--

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
小鼠模型与样本收集
Ovol2+/-小鼠背景为C57BL/6;E0.5定义为交配栓检出日;E9.5收集全概念体;WT胎盘收集E11.5、E14.5、E17.5;CD-1用于MEFs。
阅读提示:Methods中Animals和Tissue collection小节。
TS细胞培养与分化
WT TS细胞为F4系;Ovol2-/- TS细胞来源已发表;CHIR浓度3 μM;分化时间3至7天或最多72 h;干细胞培养基含25 ng/ml FGF4、1 μg/ml heparin、10 ng/ml activin A;70%培养基经MEF预条件。
阅读提示:Methods中Cell culture小节及Table 1、Table 2。
ChIP-seq
WT TS细胞CHIR分化72 h;OVOL2抗体5 μg;兔IgG对照5 μg;3个独立实验重复;Illumina NextSeq 500,75 bp paired-end,至少30 million reads/sample;MACS3 adjusted P < 0.05。
阅读提示:Methods中Chromatin immunoprecipitation sequencing小节。
RNA-seq
WT和Ovol2-/- TS细胞CHIR分化72 h;每组4个样本;RIN > 9.0;NovaSeq 600,100 bp paired-end,至少35 million reads/sample;DESeq2 adjusted P < 0.01,log2(fold change) > 1;DEXSeq adjusted P < 0.01。
阅读提示:Methods中RNA sequencing小节。
免疫荧光与免疫印迹
E-cadherin抗体浓度1:400,Vimentin 1:100,MCT1 1:200,MCT4 1:200;Western blot E-cadherin 1:1000,ZEB1 1:1000,Vimentin 1:1000,β-actin 1:1000;生物学重复数N=4至6。
阅读提示:Methods中Immunohistochemistry、Immunocytochemistry和Western blotting小节及Figure legends。