探討胞外基質微環境與缺氧微環境共同透過IGF-1R–HIF-2a 中心訊號路徑促進胚胎期生殖系幹細胞之對稱性自我更新細胞增生及遷徙作用

微環境訊號與缺氧壓力皆參與生殖系幹細胞(germline stem cell, GSC)的發育。胚胎發育過程 中，原生殖細胞(primordial germ cell, PGC)會進行完全化與特異化，且接續執行多能性的自 我更新並遷移至生殖脊。然而，胞外基質微環境與缺氧訊息偕同調控PGC 的多能性與爬行機 制則尚未釐清。我們已知IGF-1R–HIF-2訊息迴路在缺氧環境中調控Alkaline Phosphatase+ (AP+) GSCs 的細胞增生與維持多能性基因OCT-4 的表現量。此計畫初步結果顯示將AP+GSCs 培養在胞外基質Laminin 塗層的培養盤中會顯著增加AP 活性與表現幹細胞相關基因。再者， 亦發現Laminin、CD49f、HIF-2和OCT-4 蛋白表現於出生2 天之小鼠睪丸內的生殖幹細胞 與週遭組織中。CD49f+AP+GSCs 處理IGF-1 後會增加CD49f、IGF-1R、HIF-2和OCT-4 表 現。抑制IGF-1R 後可有效減弱CD49f 蛋白表現。除上述胞外基質微環境外，缺氧微環境會 加強細胞球體形成、球體體積、AP 活性以及遷移之能力。我們也在缺氧微環境中養殖的 CD49f+AP+GSCs 之條件培養液內（conditioned medium）找到SDF-1 蛋白。再以RT-QPCR 證 實CD49f+AP+GSCs 在缺氧微環境中有大量Sdf-1 和Cxcr4（Sdf-1 接受器）的表現，並連帶證 實Igf-1r、Hif-2及Oct-4 皆高度表現。這些結果強調IGF-1R 在CD49f 與CXCR4 內部訊息 傳遞機制中對於早期生殖細胞自我更新細胞增生及細胞遷移的潛在性角色。因此，本計畫將 探討培養在缺氧環境的CD49f+AP+GSCs，其胞外基質微環境與內分泌因子IGF-1 的胚胎期訊 號網絡對於維持幹細胞特性與調控細胞遷移的機制。本計劃目標主要分列於下： 目標一、探討胞外基質微環境與IGF-1R–HIF-2訊號的協同作用如何調控多能性轉錄因子 OCT-4 在CD49f+AP+GSCs 細胞中的表現機制。（第一與第二年） 目標二、探討缺氧微環境如何調控CD49f+AP+GSCs 的自我更新細胞增生與遷移作用。（第 二與第三年） 目標三、探討缺氧微環境下，IGF-1R 與CXCR4 的訊號協同作用如何調控CD49f+AP+GSCs 的細胞遷移作用。（第三年）