6月18日，北京大學(xué)第三醫(yī)院喬杰院士研究團隊和北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院湯富酬教授研究團隊合作，在《Nature Cell Biology》（《自然細胞生物學(xué)》）雜志在線發(fā)表了人類植入前胚胎多組學(xué)研究新進展——“人類早期胚胎的單細胞多組學(xué)測序”（Single-cell Multi-omics Sequencing of Human Early Embryos）。該研究利用國際領(lǐng)先的單細胞COOL-seq技術(shù)，首次在單細胞水平繪制了人類植入前胚胎發(fā)育過程中的全基因組DNA甲基化和染色質(zhì)狀態(tài)圖譜，進一步解析了胚胎發(fā)育階段復(fù)雜而協(xié)調(diào)的表觀遺傳重編程過程。

據(jù)了解，喬杰院士團隊與湯富酬教授團隊長期密切合作，致力于揭示人類發(fā)育過程中基因表達與表觀遺傳學(xué)調(diào)控機制，繪制了完整的人類著床前胚胎的高精度單細胞轉(zhuǎn)錄組圖譜，對人類早期胚胎及原始生殖細胞發(fā)育過程中DNA甲基化組重編程進行了系統(tǒng)研究，為深入理解人類胚胎發(fā)育及配子發(fā)生過程中的分子機制提供了重要依據(jù)。2018年1月，合作團隊對人類植入前胚胎發(fā)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(tài)變化及父母源基因組差異甲基化等關(guān)鍵特征。

本研究旨在進一步揭示染色質(zhì)狀態(tài)在DNA甲基化重編程過程中的動態(tài)重構(gòu)過程、親本特異的染色質(zhì)狀態(tài)以及多組學(xué)之間的關(guān)系。通過運用單細胞多組學(xué)測序技術(shù)（single-cell COOL-seq），區(qū)分出整倍體和非整倍體細胞，利用整倍體胚胎的單細胞數(shù)據(jù)，系統(tǒng)地描繪了人類植入床前胚胎發(fā)育過程中多個關(guān)鍵階段表觀基因組多個層面的動態(tài)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發(fā)育過程中，父母源基因組的DNA甲基化與染色質(zhì)狀態(tài)的不對稱分布。另外，研究定量比較了人類和小鼠胚胎的染色質(zhì)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)物種保守性及特異性的表觀遺傳學(xué)特征。這為今后人們繼續(xù)研究人鼠兩個物種早期胚胎中表觀遺傳學(xué)的異同提供了理論基礎(chǔ)，明確了利用小鼠作為模式生物研究哺乳動物早期發(fā)育的優(yōu)勢和局限性。本研究同時為探究臨床上胚胎發(fā)育阻滯、著床失敗、反復(fù)流產(chǎn)等問題的發(fā)生機制及診治策略提供了新的思路和研究方法。

據(jù)悉，北京大學(xué)第三醫(yī)院博士生任一昕以及北京大學(xué)北京未來基因診斷高精尖創(chuàng)新中心博士生李琳、博士生高云，四川大學(xué)研究員郭帆為該論文的并列第一作者；喬杰院士和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(xué)基金、國家重大科學(xué)研究計劃、北京市科學(xué)技術(shù)委員會、北京未來基因診斷高精尖創(chuàng)新中心、生命科學(xué)聯(lián)合中心等的資助。（通訊員 仰東萍）