以CRISPRa诱导人胚胎干细胞分化为巨噬细胞的研究

作     者：韦添元 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：Andrew Hutchins

授予年度：2021年

学科分类：1001[医学-基础医学(可授医学、理学学位)] 100102[医学-免疫学] 10[医学] 

主      题：干细胞分化 巨噬细胞 转录因子 CRISPRa 

摘      要：巨噬细胞广泛存在于人体各种组织中,是免疫系统重要的组成部分。目前对于人类巨噬细胞的大部分研究都源于小鼠模型,但小鼠和人类的巨噬细胞在功能上存在很大的差异。而传统的人源供体和化学分子诱导人多能干细胞分化获得巨噬细胞的方法依然有一定的局限性。因此迫切需要建立一个提供稳定来源的人类巨噬细胞的方法,用于研究人类巨噬细胞的功能和相关疾病模型。这里,我们利用CRISPRa激活内源性转录因子进而诱导人类胚胎干细胞向巨噬细胞分化。通过比较分析人类胚胎干细胞和巨噬细胞的转录组差异,同时对已发表文献的交叉比对,筛选并确定与巨噬细胞分化有关的候选转录因子,包括CEBPA、CEBPB、SPI1和RUNX1。利用CRISPRa激活候选转录因子并且确定不同sg RNA的激活效率后,我们筛选出激活效果最佳的sg RNA导入人类胚胎干细胞,在不同时间点收集RNA样品进行RNA-seq。通过对测序数据的分析发现,对比对照组,CRISPRa在人类胚胎干细胞内激活了4种转录因子基因,进一步的分析结果显示激活RUNX1的第4天引起人类胚胎干细胞明显的分化。综合细胞形态变化、主成分分析和转录组差异化分析,我们确定了RUNX1引发了人类胚胎干细胞的上皮间充质转变,这是多能干细胞分化成巨噬细胞的过渡状态。该研究筛选了巨噬细胞关键转录因子,并利用遗传学方法在人胚胎干细胞中成功激活了这些转录因子,通过激活单个转录因子诱导人胚胎干细胞向巨噬细胞方向的分化方法,为建立人巨噬细胞分化模型提供了参考。