低剂量辐射诱导不稳定的基因表达在人类iPSC衍生的视网膜结质器官的发展
Mari Katsura1,2, Yoshihiro Urade1, Hiroko Nansai3
1Isotope Science Center, The University of Tokyo, Tokyo, Japan.
Scientific reports
|August 9, 2023
概括
低剂量辐射会以不同的方式影响视网膜细胞的发育. 轻度暴露 (30mGy) 促进了细胞发育,而较高剂量 (180mGy) 则导致脱差异化,这表明视网膜有机体的激素和应激反应.
科学领域:
- 发展生物学 发展生物学
- 辐射生物学 辐射生物学
- 干细胞生物学 干细胞生物学
背景情况:
- 低剂量辐射对未分化的细胞的影响是显著的,但其对视网膜细胞发育的具体影响尚不清楚.
- 人类诱导的多能干细胞 (iPSCs) 提供了一个研究早期人类发育和细胞反应的模型系统.
- 来自iPSCs的视网膜有机体提供了一个平台来研究环境因素对视网膜细胞分化影响.
研究的目的:
- 为了研究暴露于低剂量辐射的人类视网膜有机体的基因表达变化.
- 为了确定辐射对视网膜细胞分化的剂量依赖影响.
- 为了阐明潜在的机制,如霍梅西斯和脱差异化,作为对辐射应激的反应.
主要方法:
- 人类视网膜器官是从iPSCs生成的.
- 在关键发育阶段 (4-5天) 的器官被暴露于低剂量的辐射 (30mGy或180mGy).
- 进行全基因组基因表达分析,随后进行基于知识的途径分析.
主要成果:
- 低剂量辐射 (30mGy) 增加了眼睛发育的基本转录因子和视网膜质细胞 (RGC) 特定标记物 (PAX6,POU4F2).
- 较高剂量的辐射 (180mGy) 降低了这些标记物,并激活了神经发育途径,表明了脱差.
- 途径分析显示了显著的波动,包括Rho信号传递,表明复杂的细胞反应.
结论:
- 发展中的视网膜细胞对低剂量辐射有不同的反应,在较低剂量辐射时可能发生霍尔梅西斯.
- 较高的辐射剂量可能会诱导脱差,并改变发育轨迹.
- 这些发现凸显了正在发育的视网膜细胞对辐射的敏感性,并表明了适应性应激反应.
