一枚受精卵長成一個嬰兒，需在發(fā)育的第7天左右著床才能存活，這期間的人胚胎細(xì)胞無法獲取，難以解析。22日，《自然》雜志登載了我國北京大學(xué)湯富酬與北醫(yī)三院喬杰聯(lián)合團(tuán)隊研究的最新突破，他們利用體外模擬人類著床策略和高精度單細(xì)胞測序技術(shù)，展現(xiàn)了“黑盒子”中的乾坤。

“臨床上，著床失敗是導(dǎo)致早期流產(chǎn)的重要因素之一。”論文通訊作者、中國工程院院士、北京大學(xué)第三醫(yī)院院長喬杰表示，此前無法獲得自然受孕后的早期著床后階段的人類胚胎，多用嚙齒類胚胎或猴子胚胎等模式生物替代研究，無法準(zhǔn)確反映人類分子調(diào)控等規(guī)律的真實(shí)情況。

為此，研究團(tuán)隊利用人工授精后的受精卵進(jìn)行了人類胚胎體外模擬著床生長。論文通訊作者、北京大學(xué)生命科學(xué)院與生物醫(yī)學(xué)前沿創(chuàng)新中心教授湯富酬介紹，利用高精度單細(xì)胞多組學(xué)測序技術(shù)，團(tuán)隊首次對單細(xì)胞分辨率繪制的轉(zhuǎn)錄組和DNA甲基化組動態(tài)變化過程進(jìn)行了重構(gòu)，再現(xiàn)了人類胚胎著床過程，繪制出基因表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和DNA甲基化動態(tài)“全景圖”。

“胚胎在這一特殊階段啟動了母胎連接預(yù)備狀態(tài)。”論文作者之一的北京大學(xué)生命科學(xué)院博士后周帆介紹，例如上胚層呈現(xiàn)出多能性轉(zhuǎn)變(多能性細(xì)胞可分化成不同的器官，如腦、心臟等)，滋養(yǎng)外胚層逐漸開始表達(dá)特定荷爾蒙相關(guān)基因。各類細(xì)胞譜系均具備獨(dú)特的特征性基因，且與食蟹猴胚胎著床過程呈現(xiàn)出一定的差別。

研究還發(fā)現(xiàn)，不同的細(xì)胞類型在胚胎著床過程中的DNA甲基化修飾水平呈現(xiàn)出各自特有的增加趨勢。“胚胎細(xì)胞可能協(xié)同DNA甲基化進(jìn)行調(diào)控體系的構(gòu)建。”周帆說，不同基因DNA甲基化的時序也可能參與特異性調(diào)控關(guān)鍵基因的轉(zhuǎn)錄，共同協(xié)調(diào)決定了細(xì)胞命運(yùn)。