Arf1基因或蛋白在调控早期胚胎成腔中的应用制造技术

本发明专利技术公开了Arf1基因或蛋白在调控早期胚胎成腔中的应用。本发明专利技术提供了Arf1蛋白或基因或其他生物材料在制备具有如下任一功能产品中的应用：1)调控胚胎或类胚胎成腔；2)调控胚胎或类胚胎发育中细胞发生极化；3)作为标志物筛查或辅助筛查成腔异常胚胎或类胚胎。本发明专利技术证明EXE

【技术实现步骤摘要】
Arf1基因或蛋白在调控早期胚胎成腔中的应用


[0001]本专利技术属于生物
，涉及一种Arf1基因或蛋白在调控早期胚胎成腔中的应用。

技术介绍

[0002]哺乳动物早期胚胎前羊膜腔的形成对胚胎发育具有重要意义,如促进胚轴建立、各胚层间信号交流及物质传递等。附植后胚胎的前羊膜腔形成对早期胚胎发育至关重要,胚胎前羊膜腔的形成缺陷导致胚胎出现发育异常、结构混乱,最终导致胎儿流产。虽然胚胎植入子宫前的发育过程已被广泛研究,但附植后胚胎的发育事件及背后机制在很大程度上仍然未知。这是由于该过程发生在子宫内部,胚胎被母体组织完全包裹,不易取材且不能直接观察,因此体外胚胎模型的出现使解析附植后胚胎发育“黑匣子”成为可能。
[0003]早期胚胎前羊膜腔的形成具有两种假说,凋亡成腔和极化成腔。凋亡成腔指通过内部细胞发生凋亡从而形成中空的腔。而极化成腔指细胞接收到细胞外基质的极化信号，通过极化蛋白转运及细胞骨架牵拉等过程共同调控形成腔。小鼠早期胚胎成腔过程一直被认为是由于凋亡成腔,直至2014年Magdalena课题组发现敲除凋亡基因P53后胚胎仍能正常发育并发生成腔,证明了前羊膜腔的形成不依赖于凋亡而是通过极化成腔。虽然对前羊膜腔形成有了初步了解,但仍有许多未知尚待解析,且目前所知的大部分成腔机制仍借鉴于MDCK极化模型，而MDCK模型并不具备模拟体内胚胎发育的能力，因此仍缺乏模拟前羊膜腔形成的类胚胎模型。
[0004]目前建立的由囊胚来源干细胞自组织重构形成的ETX
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类胚胎和EXE
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类胚胎,是模拟附植后胚胎发育的良好模型,在空间结构及发育事件上均与体内胚胎保持一致且可起始细胞极化形成类前羊膜腔,为研究早期胚胎前羊膜腔形成提供了良好基础。其中仅由两种细胞类型构成的EXE
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类胚胎,结构简单、重复率高,且成腔率为100％,是研究早期胚胎前羊膜腔形成的优势模型。
[0005]Arf1(ADP
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ribosylation factor 1)为小GTP酶,是ARF基因家族成员,主要参与调控膜蛋白的运输和细胞器结构组装(Donaldson and Jackson,2011)。和其它小GTP酶一样,Arf1有两种分子形式并可相互转化:当与GTP结合(Arf1
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GTP)时,Arf1定位在高尔基体膜上,呈活性状态并发挥功能；当与GTP解离和GDP结合(Arf1
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GDP)时,Arf1呈非活性状态并从高尔基体膜上释放到细胞质中(Cherfils,2014；Muccini et al.,2022)。这种GDP和GTP间的解离及结合循环由高尔基体相关的鸟嘌呤核苷酸交换因子(Guanine nucleotide exchange factors,GEFs)和GTP酶激活蛋白(GTPase activating proteins,GAPs)调控,GEFs促进了Arf1与GTP结合,而GAPs催化了Arf1与GTP的解离以及与GDP的结合(Christis and Munro,2012；Gillingham and Munro,2007；Manolea et al.,2008)。因此,Arf1的活性调控主要受特定的GEFs和GAPs调控。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供Arf1基因或蛋白在调控早期胚胎成腔中的应用。
[0007]第一方面，本专利技术提供了Arf1蛋白或基因或其他生物材料在制备具有如下任一功能产品中的应用：
[0008]1)调控胚胎或类胚胎成腔；
[0009]2)调控胚胎或类胚胎发育中细胞发生极化；
[0010]3)作为标志物筛查或辅助筛查成腔异常胚胎或类胚胎。
[0011]上文中所述调控胚胎或类胚胎成腔为促进胚胎或类胚胎成腔；
[0012]上述促进胚胎成腔为促进胚胎前羊膜腔形成或促进类胚胎类前羊膜腔形成。
[0013]上文中胚胎成腔进一步为胚胎极化成腔；
[0014]上文中所述极化为从头极化。
[0015]上文中作为标志物筛查或辅助筛查成腔异常胚胎，应用于试管婴儿优势胚胎筛选，如试管婴儿胚胎移植前的基因筛查，Arf1缺陷的胚胎不作为优势胚胎移植。
[0016]上文所述应用中，所述成腔异常胚胎为前羊膜腔发育异常胚胎。
[0017]上文所述应用中，所述胚胎或类胚胎为人源或动物源。
[0018]上文所述动物进一步为哺乳动物，在本专利技术的实施例中具体为小鼠。
[0019]所述Arf1蛋白为活化形式Arf1，具体为Arf1
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GTP。
[0020]第二方面，本专利技术提供了抑制Arf1基因表达或降低Arf1蛋白活性的物质在如下任一种的应用：
[0021]1)制备Arf1基因表达或降低Arf1蛋白活性的ESC细胞系；
[0022]2)制备抑制胚胎或类胚胎成腔产品；
[0023]3)制备抑制胚胎或类胚胎发育中细胞发生极化产品；
[0024]4)制备模拟体内胚胎成腔缺陷的类胚胎模型。
[0025]第三方面，本专利技术提供了Arf1蛋白或基因作为靶点在制备模拟体内成腔缺陷的类胚胎模型中的应用。
[0026]第四方面，本专利技术提供了一种模拟体内成腔缺陷的类胚胎模型的构建方法，包括如下步骤：
[0027]1)敲除或抑制胚胎干细胞中Arf1基因的表达，得到敲除Arf1基因的胚胎干细胞；
[0028]2)将所述敲除Arf1基因的胚胎干细胞和胚外内胚层干细胞悬浮培养，重构得到EXE
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类胚胎，所述EXE
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类胚胎为成腔缺陷EXE
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类胚胎；
[0029]或将所述敲除Arf1基因的ESC细胞、滋养层干细胞和胚外内胚层干细胞悬浮培养，重构得到ETX
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类胚胎，所述ETX
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类胚胎为成腔缺陷ETX
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类胚胎。
[0030]上文中，所述成腔缺陷为胚胎前羊膜腔或类胚胎类前羊膜腔发育异常。
[0031]第五方面，本专利技术提供了EXE
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类胚胎或ETX
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类胚胎在筛选极化成腔基因中的应用；
[0032]或本专利技术提供了EXE
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类胚胎或ETX
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类胚胎在制备筛选极化成腔基因产品中的应用。
[0033]第六方面，本专利技术提供了一种利用类胚胎筛选极化成腔基因的方法，包括如下步骤：
[0034]1)对EXE
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类胚胎或ETX
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类胚胎构建中不同悬浮培养时间收集的类胚胎进行形态学检测，确定起始出现极化成腔表型对应的候选悬浮培养时间点；再对所述起始出现极化成腔表型对应的候选悬浮培养时间点收集的类胚胎进行单细胞测序，若该候选时间点的类胚胎中可富集到已知极化基因,则该候选时间点为极化成腔对应的悬浮培养时间点；上文中，所述已知极化基因包括S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.Arf1蛋白或基因或其他生物材料在制备具有如下任一功能产品中的应用：1)调控胚胎或类胚胎成腔；2)调控胚胎或类胚胎发育中细胞发生极化；3)作为标志物筛查或辅助筛查成腔异常胚胎或成腔异常类胚胎。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述成腔异常胚胎为前羊膜腔发育异常胚胎；或所述成腔异常类胚胎为类前羊膜腔发育异常类胚胎。3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：所述胚胎或类胚胎为人源或动物源。4.抑制Arf1基因表达或降低Arf1蛋白活性的物质在如下任一种的应用：1)制备Arf1基因表达或降低Arf1蛋白活性的ESC细胞系；2)制备抑制胚胎或类胚胎成腔产品；3)制备抑制胚胎或类胚胎发育中细胞发生极化产品；4)制备模拟体内胚胎成腔缺陷的类胚胎模型。5.Arf1蛋白或基因作为靶点在制备模拟体内成腔缺陷的类胚胎模型中的应用。6.一种模拟体内成腔缺陷的类胚胎模型的构建方法，包括如下步骤：1)敲除或抑制胚胎干细胞中Arf1基因的表达，得到敲除Arf1基因的胚胎干细胞；2)将所述敲除Arf1基因的胚胎干细胞和胚外内胚层干细胞悬浮培养，重构得到EXE
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类胚胎，所述EXE
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类胚胎为成腔缺陷EXE
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类胚胎；或将所述敲除Arf1基因的ESC细胞、滋养层干细胞和胚外内胚层干细胞悬浮培养，重构得到ETX
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类胚胎，所述ETX
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类胚胎为成腔缺陷ETX
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类胚胎。7.根据权利要求4或5所述应用或权利要求6所述方法，其特征在于：所述成腔缺陷为胚胎或类胚胎前羊膜腔发育异常。8.EXE
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类胚胎或ETX
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类胚胎在筛选极化成腔基因中的应用；或EXE
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类胚胎或ETX
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类胚胎在制备筛选极化成腔基因产品中的应用。9.一种利用类胚胎筛选极化成腔基因的方法，包括如下步骤：1)对EXE
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类胚胎或ETX
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类胚胎构建中不同悬浮培养时间收...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩建永，陈乃馨，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：