神经分化发育相关基因Mash-1的研究进展

Mash-1(mammalian achaete-scute homologue-1)含碱性螺旋-环-螺旋 (basic helix-loop-helix, bHLH)结构域,能与E 蛋白结合启动下游基因的转录.Mash-1在神经系统发育过程中是通过Notch介导的一系列信号来调控转录.Id竞争性地和E 蛋白结合从而实现对Mash-1基因的负调控.Mash-1在中枢神经系统和周围神经系统发育中都有表达,Mash-1对神经元和神经胶质细胞的分化都有很重要的作用.因此,对Mash-1的进一步研究尤其是研究其对神经干细胞的分化调控机制具有潜在的临床应用价值.

Mash-1转染对胚胎干细胞在小鼠脊髓损伤部位向神经细胞分化的促进作用

目的：观察过表达Mash-1基因的胚胎干细胞在脊髓损伤部位向神经细胞分化的情况及其对脊髓神经损伤的修复作用。方法采用鼠干细胞病毒将Mash-1基因转染CE3小鼠胚胎干细胞稳转株。4周龄雄性SPF级昆明小鼠钳夹法建立急性脊髓损伤模型。造模后3 d向脊髓损伤部位注射生理盐水(模型组, n=12)、CE3胚胎干细胞(CE3组, n=12)、转染Mash-1基因的CE3小鼠胚胎干细胞(CE3-Mash-1组, n=12)。术后1 d、7 d、14 d、21 d、28 d检测小鼠后肢功能评分。术后14 d、28 d分别处死小鼠，HE染色观察脊髓剩余面积；CE3组、CE3-Mash-1组行Oct3/4、nestin、β-tubulinⅢ、神经胶质酸性蛋白(GFAP)免疫荧光染色，观察移植细胞的分化。结果与模型组比较，移植CE3和CE3-Mash-1细胞的小鼠运动功能均提高(F>84.471, P<0.05)，脊髓剩余面积增加(F>49.990, P<0.05)。与移植CE3细胞相比，移植CE3-Mash-1细胞在损伤的脊髓部位Oct3/4阳性细胞数显著减少(t=5.439, P<0.001)，而nestin (t=-7.536, P<0.001)和β-tubulinⅢ(t=-9.941, P<0.001)阳性细胞数显著增加，GFAP阳性细胞数无显著性差异(t=1.701, P=0.120)。结论过表达Mash-1基因可促进CE3细胞在脊髓损伤部位分化成神经元，促进小鼠后肢运动功能的恢复。

To date, it remains poorly understood whether astrocytes can be easily reprogrammed into neurons. Mash1 and Brn2 have been previously shown to cooperate to reprogram fibroblasts into neurons. In this study, we examined astrocytes from 2-month-old Sprague-Dawley rats, and found that Brn2 was expressed, but Mash1 was not detectable. Thus, we hypothesized that Mash1 alone could be used to reprogram astrocytes into neurons. We transfected a recombinant MSCV-MASH1 plasmid into astrocytes for 72 hours, and saw that all cells expressed Mash1. One week later, we observed the changes in morphology of astrocytes, which showed typical neuro-nal characteristics. Moreover,β-tubulin expression levels were signiifcantly higher in astrocytes expressing Mash1 than in control cells. These results indicate that Mash1 alone can reprogram astrocytes into neurons.

过量表达Wnt-1基因诱导P19细胞的神经分化

Wnt-1基因在小鼠神经发育过程中起着重要作用.该基因在胚胎性癌细胞P19向神经分化过程中存在瞬时性表达.利用克隆到的Wnt-1基因转染P19细胞(Wnt-1/P19),可使细胞不经视黄酸(RA)诱导,自发向神经细胞方向分化.早期神经分化关键基因MASH-1在Wnt-1/P19细胞的神经分化过程中的表达,晚于RA诱导引起的P19细胞的分化过程.

过表达Mash-1基因促进小鼠胚胎干细胞向神经细胞分化的研究

目的 探讨过表达Mash-1基因对小鼠胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESC)向神经细胞分化的影响.方法 采用病毒感染技术将MSCV-Mash-1基因、MSCV空载体感染至小鼠ESC(CE3细胞)(MSCV-Mash-1-CE3组、MSCV-CE3组),RT-PCR鉴定细胞Mash-1基因的表达情况;然后采用悬滴培养法使其形成拟胚体,再经神经培养液贴壁诱导分化.培养7、21d于倒置相差显微镜下观察细胞形态改变;免疫荧光染色检测细胞贴壁后其神经干细胞和神经元标记蛋白巢蛋白(nestin)和β-微管蛋白Ⅲ(β-tubulinⅢ)的阳性率;实时荧光定量PCR检测诱导培养0、1、7、14、21 d时,细胞甲胎蛋白(α-fetal protein,AFP)(内胚层标记基因)、Brachyury(中胚层标记基因)、FGF-5(外胚层标记基因)、Oct3/4(ESC标记基因)、nestin(神经干细胞标记基因)和β-tubulinⅢ(神经元标记基因)表达情况.以正常CE3细胞作为对照(CE3组).结果 与MSCV-CE3组和CE3组比较,MSCV-Mash-1-CE3组细胞Mash-1基因表达明显升高.经神经培养液诱导培养7、21 d后,MSCV-Mash-1-CE3组可见许多细胞折光性增强,长出细长轴突,出现单极、双极或多极形态,呈神经干细胞和神经元细胞形态;MSCV-CE3组和CE3组仅能观察到少数细胞长出细长轴突.免疫荧光染色检测示MSCV-Mash-1-CE3组诱导分化7 d nestin阳性率和21 dβ-tubulinⅢ阳性率显著高于MSCV-CE3组及CE3组(P＜0.05).实时荧光定量PCR检测示,与CE3组及MSCV-CE3组比较,培养1d后MSCV-Mash-1-CE3组Brachyury表达明显降低(P＜0.05),FGF-5和nestin表达增高(P＜0.05);7d后β-tubulinⅢ表达亦显著增高(P＜0.05);CE3组及MSCV-CE3组以上指标比较,差异均无统计学意义(P＞0.05).3组间各时间点AFP和Oct3/4表达比较,差异均无统计学意义(P＞0.05).结论 过表达Mash-1基因能促进小鼠ESC向神经细胞方向分化.

Mash-1基因对神经干细胞分化与神经发育的影响研究进展

Mash-1基因属于碱性螺旋-环-螺旋基因(basic helix-loop-helex,bHLH)家族,其存在对于神经发育有重大影响作用,其作用机制同Hes基因及Notch通路有复杂而紧密的联系.Hes基因可以拮抗Mash-1基因表达,Notch通路可通过不同方式起调控二者作用.Mash-1对于神经干细胞分化和决定细胞命运以及神经发育具有重大作用.