A Genome-wide CRISPR screen to identify novel pathways involved in reprogramming and x-chromosome reactivation

Abstract

During reprogramming of somatic cells into induced pluripotent stem cells (iPSCs), the epigenome needs to be reset. A prime example of this is the reversal of the silent state of the inactive X chromosome in female cells, which is achieved in a process called X-chromosome reactivation (XCR). Few players have been described to be involved in XCR so far, and a comprehensive understanding of the regulatory networks has been lacking. Therefore, in this doctoral thesis I aim to shed light onto the mechanism of XCR during somatic cell reprogramming into iPSCs, by performing a genome-wide CRISPR-screen during this process. Using this approach, I identified a number of previously known and unknown pathways which are involved in reprogramming and/or XCR. Of these, I focused on the interferon γ (IFNγ) pathway, the activation of which during the early phase of reprogramming accelerated pluripotency acquisition and XCR. In this study, I sought to uncover the mechanism by which IFNγ enhances XCR, and found a dependency on TET-enzyme activity and DNA demethylation. These findings will contribute to the mechanistic understanding of the process of XCR and could have a potential impact on improving iPSC generation.

Durante la reprogramación de células somáticas hacia células pluripotentes inducidas (iPSCs), el epigenoma debe ser reseteado. Un ejemplo importante de esto es la reversión del estado de silenciamiento del cromosoma X inactivo en células femeninas, lo que es posible gracias a un proceso llamado reactivación del cromosoma X (XCR). Hasta ahora, se han descrito pocas moléculas que estén involucradas en la XCR, y se carece de una comprensión de sus redes de regulación. Por tanto, mi objetivo en esta tesis doctoral es contribuir al entendimiento del mecanismo de la XCR durante la reprogramación de células somáticas a iPSCs, usando un cribado de CRISPR hacia todo el genoma durante este proceso. Mediante esta aproximación, identifiqué ciertas vías conocidas y desconocidas involucradas en la reprogramación y la XCR. De éstas, me he centrado en la vía del interferón γ (IFNγ), cuya activación durante fases tempranas de la reprogramación acelera la adquisición de pluripotencia y la XCR. En este estudio, he tratado de descubrir el mecanismo por el que el IFNγ potencia la XCR y he encontrado una dependencia de las enzimas TET y la desmetilación del DNA. Estos resultados contribuirán al conocimiento del mecanismo de XCR y podrían tener impacto en mejorar la generación de iPSCs.