胚胎多能干细胞递质轮廓分析及分化代谢组学研究

摘要

胚胎多能干细胞（embryonic pluripotent stem cell，EPSC），具有无限自我更新和分化为体内各组织细胞的能力，其研究在现代生命科学、再生医学和新策略指导下的药物筛选及发现领域凸显引领作用。
　　系统生物学从整体水平上研究结构和功能各异的各种分子及其相互作用，主要技术平台包括基因组学、蛋白组学及代谢组学。其中基因组学和蛋白组学起步较早，在系统性了解包括干细胞基因蛋白功能、生命科学和疾病规律方面发挥了重要作用，但干细胞代谢组学的研究则相对匮乏。实际上，机体（包括EPSC）所有生命活动都能发生在代谢层面，会在代谢物的范围内留下变化印迹。如果基因、蛋白组学能与代谢组学相互配合，发挥前者在基因蛋白分子机制和后者在功能代谢表型方面的各自优势，从多个层面研究EPSC的干性和分化机制，将更为科学和全面。
　　本研究建立了基于液相色谱—串联三重四级杆质谱的乙酰胆碱、谷氨酸、γ-氨基丁酸、甘氨酸、5-羟色胺、多巴胺和去甲肾上腺素同时检测法，采用代谢物轮廓分析法评价EPSC释放上述经典递质的特征，描绘其动态轮廓图谱。结果表明EPSC可同时释放多种递质且该释放可受递质回收/终止体系的调节。在此轮廓分析的基础上，采用非靶向代谢组学思路，研究建立了基于液相色谱—串联四级杆飞行时间质谱的干细胞代谢组学足迹分析法，针对EPSC自然分化前后释放的所有代谢小分子予以检测，并利用化学计量学和生物信息学方法予以鉴定和解释。研究结果发现应用“缺氢指数，IHD”下降，花生四烯酸、12-HETE、亚麻酸和不饱和甘油二酯浓度降低及程度；以及甘油二酯，谷氨酸、磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸、硬脂酸浓度升高及程度可判别多能干细胞的分化程度和阶段。IHD指数和上述内源性代谢物可作为多能干细胞分化程度及阶段的潜在生物标志指标和生物标志物。
　　研究为发现潜在的干细胞调控药物提供线索，为干细胞分化研究提供代谢组学技术手段，为干细胞治疗中种子干细胞分化的无损监控提供潜在的生物标志物。

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缩略词表

前言

第一章 胚胎多能干细胞递质轮廓分析

1 材料

2.实验方法

3 结果

4 讨论

5 结论

第二章 胚胎多能干细胞分化代谢组学研究

1材料

2 方法

3 方法学考察

4. 结果

5 胚胎干细胞代谢组学足迹分析

结论

致谢

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综述:细胞代谢组学研究

参考文献