摘要
多能干细胞(pluripotent stem cells,PSCs)表现出与早期胚胎细胞相似的特征，可分化为胚胎全部的细胞谱系，是研究早期胚胎发育和再生医学的重要模型。随着对多能干细胞的深入研究，研究者们发现存在不同的多能性状态，如原始态(naive)多能性和始发态(primed)多能性，其表观遗传状态存在显著差异。X染色体的调控和失活是哺乳动物早期胚胎发育过程中重要的表观遗传事件，也对多能干细胞下游分化效率和功能具有重要影响。针对人多能干细胞X染色体状态进行研究，发现primed多能干细胞在体外长期培养后，其X染色体状态不稳定，存在三种不同状态。人naive多能干细胞的X染色体状态也存在一定程度的异质性，进一步研究发现，通过阻遏其自分泌的FGF信号可以获得X染色体状态均一且可以更好模拟人植入前胚胎内细胞团的naive多能干细胞。 近年来，两个研究组分别独立建立了一类新的多能干细胞，被命名为扩展多能干细胞(Extended/Expanded pluripotent stem cell,EPSCs)。人类扩展多能干细胞(hEPSCs)兼具胚胎及胚外组织分化的潜能，而且可以自发形成类似于植入前胚胎结构的拟胚体，这使hEPSCs成为人类早期胚胎发育研究最具潜力的重要模型。同时由于hEPSCs体外扩增效率高，也有望成为再生医学应用中理想的“种子”干细胞。目前，对hEPSCs的X染色体状态还没有系统的研究。考虑到X染色体状态对于多能干细胞的重要性，我们进行了以下研究。 以处于两种不同X染色体状态，X染色体失活前(pre-XCI)和X染色体失活后(post-XCI)的人primed多能干细胞系为起始，我们分别应用两种已发表的培养条件，经过多次传代建立了hEPSCs细胞系，基于X染色体等位基因串联双荧光报告系统实时检测其X染色体状态，进行了转录组学分析以及下游分化实验。我们发现两种培养体系下hEPSCs的整体转录组状态高度相似。经过全基因转录组水平及X染色体等位基因单核苷酸多态性(single-nucleotide polymorphisms,SNPs)分析，我们发现其X染色体状态与起始primed多能干细胞的X染色体状态高度相关，表明在hEPSCs建立和培养过程中，X染色体状态没有发生整体的表观遗传重编程，来源于不同X染色体状态起始细胞的hEPSCs也会具有不同的X染色体状态。进而，我们分析了不同X染色体状态对hEPSCs向人类滋养层干细胞(human trophoblast stem cells,hTSCs)和三胚层分化能力的影响，发现post-XCI primed多能干细胞来源的hEPSCs相比于pre-XCI primed多能干细胞来源的hEPSCs,其向hTSCs和外胚层分化效率更高。 综上所述，本研究针对hEPSCs的X染色体状态进行了较为全面的研究，发现其X染色体状态受到起始primed多能干细胞的X染色体状态影响，且会对其下游分化功能产生影响。因此，本研究为基于hEPSCs的细胞分化、体外模拟人类胚胎发育以及胚胎发育中表观遗传学的研究提供了重要信息。
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