背景:通过不同方式改变人类多能干细胞在干细胞培养阶段和向造血分化阶段的细胞状态,可以深刻改变其造血分化的进程,也是探索其相关分子调控机制的重要途径。我们试图采用外界刺激（纳米材料培养）和改变转录谱（改变信号通路和基因表达水平）等方式分别对人类胚胎干细胞（hESCs）造血发生前和向造血分化过程中两个阶段实施干预来揭示深刻影响造血分化效率的调控机制,并试图找到能有效促进造血分化效率的方式。干细胞微环境是干细胞自我更新和分化的关键。纳米材料可以在体外模拟干细胞微环境,通过与干细胞接触并相互作用引起干细胞转录谱发生改变,进而调控干细胞增殖分化能力。以往的研究发现不同的纳米材料修饰的培养皿有着不同的培养材料特性,对于所培养细胞产生不同的影响。我们将多种新型纳米材料打底的培养皿运用于人类胚胎干细胞的培养,然后诱导其向造血分化,探究hESC培养阶段细胞外纳米基质刺激是否能促进造血分化效率,并尝试阐明其中的细胞/分子机制。RUNX1基因对造血发育具有关键性作用。我们实验室此前研究发现,在共培养早期过表达RUNX1b会阻碍中胚层向造血转变。早期过表达RUNX1b的共培养细胞样本转录谱深度测序结果发现随着RUNX1b被诱导过表达,P18基因表达也随之增高,而HOXA9基因的表达则急剧下降,表明这两个基因可能参与了RUNX1b抑制造血发生的效应。所以我们分别建立以上两种基因的hESC诱导过表达细胞系,探究共培养阶段在细胞内过表达P18或HOXA9能否促进造血分化效率,以及可能参与其中的细胞/分子机制。方法:利用本中心独特的基于hESC与AGM-S3细胞共培养体外造血分化技术和基于转座子载体PiggyBac诱导过表达/基因沉默系统,探究胶状自组装纳米材料影响hESC造血分化潜能所涉及基因和信号通路的功能。先用多种纳米材料修饰的培养皿培养hESC,随后将其与AGM-S3细胞共培养,在不同时期检测其造血细胞群产生效率的变化,试图找到能够有效提高hESC造血分化潜能的纳米材料。同时在P18和HOXA9诱导过表达hESC细胞系向造血发生过程中不同时期依次时序性加入Doxycycline（DOX）以诱导目的基因过表达,在不同时间点流式检测其对造血发生的影响。最后结合分子生物学方法（包括WB检测、qRT-PCR、RNA-seq、RNA干扰、小分子抑制剂等方法）和细胞学方法（流式细胞术检测、造血集落培养、细胞分选、细胞周期检测和MGG染色等方法）阐明对造血发生效率所产生影响的细胞/分子调控机制。结果:在hESC培养阶段使用5号胶状自组装纳米材料培养hESC可促进其向造血分化的潜能。在hESC培养阶段抑制MAPK信号通路和过表达MT1E基因均可全面促进造血祖细胞产生,与cSAPs引起的促进造血潜能效应基本上一致,提示两者很可能参与了相关的分子调控机制。共培养后期阶段过表达P18或HOXA9能促进造血分化效率。早期（D0）过表达P18强烈抑制造血分化,而D10及以后过表达全面促进造血祖细胞产生。P18过表达对造血发生的促进现象跟NF-κB信号通路及其细胞周期状态的改变相关。在共培养前中期（D4）或更晚过表达HOXA9促进髓系祖细胞但抑制红系祖细胞生成,该效应与细胞周期改变和NF-κB信号通路密切相关。