中國科學家又1篇Nature！揭示人類早期胚胎髮育染色質重編程變化規律

本文轉載自「鄭州大學一附院」，原標題：鄭州大學第一附屬醫院孫瑩璞團隊、清華大學頡偉團隊和那潔團隊合作研究成果在《Nature》發表。

鄭州大學第一附屬醫院生殖與遺傳專科醫院孫瑩璞教授，清華大學生命學院頡偉研究員和醫學院那潔研究員為本文通訊作者，合作實驗室還有中國科學院動物研究所李偉研究員組。鄭州大學第一附屬醫院生殖遺傳專科醫院徐家偉、姚桂東博士，清華大學生命學院博士生吳婧怡、博士生劉伯峰、博士後林自立和醫學院博士生王培哲為本文共同第一作者。該研究獲得了國家重點研究發展計劃、國家自然科學基金、中組部青年千人計劃等項目的支持。

以小鼠為模式生物的研究表明：胚胎染色體的重編程過程中，來源父本、母本染色體的開放狀態、高級結構以及其攜帶的表觀遺傳信息都發生了劇烈的改變。這些改變能夠幫助介導胚胎基因組轉錄的啟動，重塑嶄新的全能性胚胎，並為後期胚胎髮育和細胞分化奠定基礎。之前的研究發現，基因轉錄的關鍵調控元件通常坐落在染色質開放區域。這些調控元件與細胞特異的轉錄因子共同調控了細胞命運決定和個體的發育。

孫瑩璞研究團隊發現，在人類胚胎合子基因組激活（ZGA）前的合子、2Cell、4Cell均發現有大量的染色質開放區域，研究人員首先鑒定出了胚胎髮育過程中可能的重要轉錄因子，通過進一步抑制胚胎基因組激活研究發現：早期染色質開放區域用依賴ZGA，並人類和小鼠存在於胚胎髮育中有著保守的染色質開放變化規律。研究人員提出，這種早期胚胎基因組激活前特有的開放染色質區域可能作為一種特殊的染色質海灣 (「chromatin harbor」)可以暫時儲存轉錄因子，一旦胚胎基因座激活時，這些位點被關閉，轉錄因子可以釋放至啟動子區參與基因組激活。這種在人類和小鼠胚胎髮育中保守的染色質變化規律可能對於早期胚胎的基因組沉默以及隨後的合子基因組激活具有重要作用。另外，研究人員還研究了兩種人體胚胎幹細胞(na?ve hESC和primed hESC)的染色質開放性，並發現na?ve人體胚胎幹細胞更接近於人體早期胚胎的內細胞團（Inner Cell Mass）。這項工作對於研究人類體內和體外多能性細胞具有重要的參考價值，為幹細胞臨床應用提供理論依據。至此團隊研究揭示了人類早期胚胎髮育過程中染色質的重編程規律，加深了理解胚胎髮育過程中染色質狀態和基因表達調控機制。

該研究揭示了人類胚胎早期發育過程染色質狀態和基因表達調控模式，首次揭示人類胚胎ZGA前存在廣泛的染色質開放區域，並闡明其在胚胎髮育過程的重編程模式，闡述了胚胎基因組轉錄激活對於開放染色質區域重編程的必要性。研究成果為深入理解人類胚胎早期發育表觀遺傳調控提供了理論基礎，將對輔助生殖技術臨床產生深遠影響，對提高輔助生殖成功率以及發育相關出生缺陷防控具有重大意義。

近年來，鄭州大學第一附屬醫院生殖與遺傳專科醫院孫瑩璞教授在生殖遺傳與表觀遺傳領域取得了突破進展：針對臨床上染色體易位患者反覆流產難題，聯合億康基因研發了等位基因映射識別胚胎水平染色體易位攜帶狀態技術（MaReCs）這一全新胚胎植入前遺傳學診斷策略，有望為全球數千萬例染色體平衡易位攜帶者家庭改寫生育結局，相關成果在美國科學院院刊（PNAS）發表，並已經向臨床全面推廣，造福患者；在RNA表觀遺傳學研究領域，孫瑩璞教授團隊與中科院北京基因組研究所楊運桂研究員、中科院生態所汪海林研究員團隊建立了單鹼基解析度RNA m5C測序與信息分析技術，繪製了哺乳動物第一個mRNA m5C修飾圖譜，鑒定了第一個RNA m5C結合蛋白（Reader）ALYREF並闡明其調控RNA出核的功能，相關成果在Nature子刊細胞研究（Cell Research）作為封面故事發表，拓展了RNA表觀遺傳修飾研究範疇。

人胚胎髮育各個階段染色質開放狀態

早期胚胎髮育染色質開放模式圖

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