H K S C 香港幹細胞

近日，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院潘光錦課題組的最新研究成果，以”PRC2 specifies ectoderm lineages and maintains pluripotency in primed but not naive ESCs”為題發表在Nature Communications（《自然-通訊》）上，研究發現PRC2復合物決定人胚胎幹細胞是否能向整個外胚層譜系分化，並在維持naive（幼稚態）和primed（始發態）兩種狀態的胚胎幹細胞多能性中發揮不同作用。

組蛋白H3第27位賴氨酸三甲基化（H3K27me3）是壹類非常重要的組蛋白修飾，通過抑制基因表達，在X染色體失活、胚胎發育和疾病的發生均發揮作用。H3K27me3的形成是由多梳蛋白抑制復合物2（PRC2）介導的。PRC2的核心組分是EED、SUZ12、EZH1和EZH2，其中EZH1和 EZH2具有H3K27甲基轉移酶的功能。PRC2和它修飾的H3K27me3已被證明在小鼠胚胎發育過程中發揮關鍵作用，但它們在細胞命運轉變過程的作用機制，尤其是介導人胚胎幹細胞多能性與分化過程中的作用尚不清楚。

潘光錦課題組通過CRISPR/Cas9介導的編輯技術，在人胚胎幹細胞中分別敲除PRC2的核心組分，發現敲除PRC2的不同組分，人胚胎幹細胞的形態不壹致。完全缺失PRC2（SUZ12或EED或EZH1/EZH2）將導致人胚胎幹細胞退出多能性狀態，發生傾向於產生中內胚層的逐漸自發分化；缺失EZH1或EZH2 的人胚胎幹細胞保持未分化狀態，但不能有效地產生神經外胚層。這說明PRC2維持人胚胎幹細胞多能性是必需的，並特化神經外胚層的產生。

課題組通過構建可誘導性敲除PRC2的人胚胎幹細胞，確認BMPs蛋白激活是PRC2缺失引起人胚胎幹細胞自發分化的原因。課題組進壹步展示缺失PRC2的小鼠胚胎幹細胞可以維持自我更新狀態，但轉變成始發狀態的小鼠上胚層幹細胞發生自發分化；將人胚胎幹細胞轉變成幼稚態時，發現缺失PRC2可以維持其多能性狀態。以上結果揭示PRC2在細胞命運決定過程中譜系特化和不同多能性狀態的特異性作用，對人胚胎幹細胞是否能向整個外胚層譜系分化起決定作用，並在維持naive（幼稚態）和primed（始發態）兩種狀態的胚胎幹細胞多能性發揮不同作用。

研究工作得到了中科院、國家自然科學基金委、廣東省及廣州市科技項目的資助。

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