我科學家破譯人胚胎干細胞“重生”密碼

顏維琦 曹繼軍

近日，復旦大學基礎醫學院孟丹研究組與復旦大學附屬中山醫院張書寧副主任醫師合作揭示了人胚胎干細胞自我更新和分化的新機制。該研究首次揭示了一種關鍵的轉錄因子Bach1（BTB?and?CNC?homology?1）在調控人胚胎干細胞自我更新和分化中的重要作用及作用機制。研究結果對理解干細胞維持自身特性、胚胎發育早期階段中胚層和內胚胎的形成過程具有重要啟示，可能為開發干細胞治療人類疾病的新療法提供新思路。日前，研究成果以《Bach1調控人胚胎干細胞自我更新并抑制干細胞向中胚層和內胚層的分化》為題在線發表于《科學進展》（Science?Advances）。

干細胞具有自我更新和多能性，在一定條件下可以分化為體內任何種類的細胞。因此，干細胞在器官再生和細胞替代治療中具有廣闊的應用前景。盡管近些年來科學家們在理解并指導干細胞分化領域的研究上取得了一定成績，但調控胚胎早期中胚層和中胚層衍生物，包括心血管系統等的分子機制還有很多問題尚不清楚，妨礙了將其分化的細胞安全有效地應用于臨床。因此，研究干細胞如何維持多能性，如何向中胚層分化是亟須解決的科學問題，對人類疾病的再生醫學治療具有重大意義。

研究團隊在前期研究中篩選發現了一個新的調控血管新生的上游關鍵轉錄因子Bach1，證實了Bach1抑制缺血性心血管疾病血管新生的新作用和新機制。Bach1基因全身缺失可引起小鼠亞致死，但在人胚胎干細胞中Bach1蛋白的表達和功能不清楚;隨后開展Bach1在干細胞功能和分化中的一系列研究。研究發現，Bach1可促進人成體細胞的重編程，促進人表皮細胞“返老還童”，變成誘導性多能干細胞。Bach1在由人胚胎干細胞衍生的中胚層和內胚層的形成過程中扮演著非常重要的角色。在人胚胎干細胞中敲除Bach1基因可促進干細胞向中胚層和內胚層分化，促進心血管前體細胞的分化。

研究人員還首次證實了Bach1蛋白在組蛋白甲基化修飾方面發揮著獨特的作用，是新的表觀遺傳調控因子。這項研究表明Bach1是干細胞維持自我更新和決定譜系分化中的關鍵調控因子，Bach1在中胚層和心血管早期分化過程中起重要作用，有可能成為干細胞治療心血管疾病的新靶標，對于再生醫學領域的相關研究具有重要意義。