3月22日，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院Miguel A. Esteban研究組開發了一種非轉基因、快速且可控的重編程方法，將人多能干細胞（PSC）誘導為全能性的8細胞期胚胎樣細胞（8CLC），相關論文成果發表在《自然》（Nature）雜志上。研究人員運用單細胞測序技術，分析確定了8CLC與人8細胞期胚胎的高度相似性，描繪了轉化過程的關鍵分子事件和基因調控網絡，并進一步評估了8CLC的分化能力。
人類受精卵形成初期，自身基因不表達，而需要依賴卵子攜帶的母源因子執行細胞功能。隨著受精卵的不斷分裂，當胚胎經過3天的發育到達8細胞期時，母源因子逐漸降解消除，而胚胎自身的基因被激活，個體開始依賴自身的基因表達完成后續發育。8細胞期發生的該過程被稱作合子基因組激活，是胚胎發育的關鍵節點，該過程的異常可直接導致胚胎發育的停止。因此，研究8細胞期細胞調控機制的對于保證良好的早期胚胎發育有重要意義。
人8細胞樣細胞的誘導方法及其與體內胚胎的比較 中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院供圖
該研究內容符合國際倫理規范的要求，所有實驗均經過了嚴格的倫理審查。研究團隊首先通過系統性的篩選，獲得了一個非轉基因、穩定、快速的8CLC體外誘導培養基，建立了8CLC的誘導和提純方法。利用單細胞測序技術，研究人員在多個誘導時間點完整的描繪了8細胞胚胎樣細胞誘導過程中基因表達和染色質開放性的動態變化，剖析了8CLC的調控網絡。最后，利用純化的8CLC，研究人員從滋養層細胞分化能力、模擬囊胚形成能力和畸胎瘤分化能力等方面系統評估了8CLC的分化潛能，證明其具有胚胎的三胚層和胚外的滋養層發育潛能，即具有全能性。8CLC在功能層面上與人類8細胞期細胞的分化能力契合，是研究人類早期胚胎發育的可靠模型。
該研究填補了體外人8細胞期胚胎樣細胞的空白。與人多能性狀態的細胞相比，全能性的8CLC具有更好的發育能力。該成果對早期胚胎發育相關的基礎研究提供了新的體外研究模型，有助于理解早期胚胎發育過程及其調控網絡與疾病發生的關系，為防治出生缺陷及多種發育源性疾病提供理論基礎和可行路徑。同時也為全能性細胞用于細胞治療和疾病建模提供了更好的模型選擇。科研團隊將會進一步建立高效率、高純度的人8CLC全能性細胞生產平臺，并利用全能性細胞制備功能性細胞和藥物篩選平臺。
該研究由中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院、深圳華大生命科學研究院、中國科學院大學、英國劍橋大學、吉林大學、孟加拉國的研究團隊合作完成。Md. Abdul Mazid、Carl Ward、駱志偉和劉傳宇為該論文的共同第一作者, Miguel A. Esteban、李文娟、劉龍奇和Md. Abdul Mazid為論文的共同通訊作者。該項目受到中科院戰略先導項目、國家重點研發計劃等基金的資助。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-022-04625-0
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