2018年6月18日，北京大學第三醫院喬傑院士研究團隊和北京大學生命科學學院湯富酬教授研究團隊合作，在《自然細胞生物學》（Nature Cell Biology，IF=20.06）雜誌在線發表了人類植入前胚胎多組學研究新進展。題為“人類早期胚胎的單細胞多組學測序”（Single-cell Multi-omics Sequencing of Human Early Embryos）。該研究利用國際領先的單細胞COOL-seq技術，首次在單細胞水平繪製了人類植入前胚胎髮育過程中的全基因組DNA甲基化和染色質狀態圖譜，進一步解析了胚胎髮育階段複雜而協調的表觀遺傳重編程過程。
北京大學第三醫院喬傑院士團隊與北京大學湯富酬教授團隊長期密切合作，致力於揭示人類發育過程中基因表達與表觀遺傳學調控機制，繪製了完整的人類著床前胚胎的高精度單細胞轉錄組圖譜（Nature Structural & Molecular Biology, 2013），對人類早期胚胎及原始生殖細胞發育過程中DNA甲基化組重編程進行了系統研究（Nature，2014；Cell，2015），為深入理解人類胚胎髮育及配子發生過程中的分子機制提供了重要依據。2018年1月，合作團隊對人類植入前胚胎髮育過程進行了更加深入的分析，揭示了人類早期胚胎DNA去甲基化和從頭加甲基化的動態變化及父母源基因組差異甲基化等關鍵特徵（Nature Genetics , 2018）。
本研究旨在進一步揭示染色質狀態在DNA甲基化重編程過程中的動態重構過程、親本特異的染色質狀態以及多組學之間的關係。通過運用單細胞多組學測序技術（single-cell COOL-seq），區分出整倍體和非整倍體細胞，利用整倍體胚胎的單細胞數據，系統地描繪了人類植入床前胚胎髮育過程中多個關鍵階段表觀基因組多個層面的動態變化，加深了對人類胚胎表觀遺傳重編程過程的理解。
本研究首次揭示了人類早期胚胎髮育過程中，父母源基因組的DNA甲基化與染色質狀態的不對稱分佈。另外，研究定量比較了人類和小鼠胚胎的染色質狀態，發現物種保守性及特異性的表觀遺傳學特徵。這為今後人們繼續研究人鼠兩個物種早期胚胎中表觀遺傳學的異同提供了理論基礎，明確了利用小鼠作為模式生物研究哺乳動物早期發育的優勢和侷限性。本研究同時為探究臨床上胚胎髮育阻滯、著床失敗、反覆流產等問題的發生機制及診治策略提供了新的思路和研究方法。
北京大學第三醫院博士生任一昕以及北京大學北京未來基因診斷高精尖創新中心博士生李琳、博士生高雲，四川大學研究員郭帆為該論文的並列第一作者；北京大學第三醫院喬傑院士和北京大學生命科學學院湯富酬教授為該論文的共同通訊作者。該項研究得到了國家自然科學基金、國家重大科學研究計劃、北京市科學技術委員會、北京未來基因診斷高精尖創新中心、生命科學聯合中心（CLS）等的資助的資助。
文 | 仰東萍
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