通過(guò)應(yīng)用體外模擬人類(lèi)胚胎著床培養(yǎng)體系，并與高精度單細(xì)胞多組學(xué)測(cè)序技術(shù)相結(jié)合,，我國(guó)專(zhuān)家首次闡述了人類(lèi)胚胎著床過(guò)程（受精后第5天～第14天）基因表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和DNA甲基化動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,，解析了圍著床期胚胎發(fā)育的分子調(diào)控機(jī)制,。這一最新研究成果由北京大學(xué)第三醫(yī)院?jiǎn)探苷n題組和湯富酬課題組合作取得,。8月22日,，相關(guān)研究論文在《自然》雜志在線(xiàn)發(fā)表,。

人類(lèi)胚胎發(fā)育起始于精卵結(jié)合,，受精卵通過(guò)多次卵裂,，發(fā)育為由內(nèi)細(xì)胞團(tuán)和滋養(yǎng)層細(xì)胞組成的囊胚,。人類(lèi)囊胚著床一般發(fā)生在受精后的第5天～第7天，胚胎與子宮內(nèi)膜黏附并逐漸侵入,，才能繼續(xù)發(fā)育形成胎兒,。自然妊娠情況下，20%以上的概率會(huì)發(fā)生停育或流產(chǎn),。輔助生殖技術(shù)的成功率為40%左右,，即使經(jīng)過(guò)胚胎植入前遺傳學(xué)檢測(cè)，選擇染色體正常的胚胎進(jìn)行移植,，仍然會(huì)有一半左右的胚胎著床失敗或早期流產(chǎn),。發(fā)生上述問(wèn)題最重要的原因，就是早期胚胎的發(fā)育異常,。而既往對(duì)著床過(guò)程的研究通常使用小鼠等模式生物進(jìn)行,。根據(jù)國(guó)際公認(rèn)的“14天原則”，對(duì)人類(lèi)胚胎的研究允許到受精后14天,。但由于技術(shù)的限制,，很難獲得早期著床后（受精7天～14天）的人類(lèi)胚胎，人類(lèi)圍著床期胚胎發(fā)育的過(guò)程仍然是一個(gè)“黑匣子”,。

該研究借助人類(lèi)胚胎體外長(zhǎng)時(shí)培養(yǎng)技術(shù),，模擬了人類(lèi)胚胎的著床和早期著床后發(fā)育過(guò)程，系統(tǒng)解析了這一關(guān)鍵階段調(diào)控胚胎細(xì)胞譜系分化的基因表達(dá)和表觀遺傳特征,。

研究發(fā)現(xiàn),，人類(lèi)胚胎在囊胚后期逐漸具備體外自我重構(gòu)與著床的能力,。圍著床期胚胎包括3類(lèi)主要細(xì)胞譜系，即上胚層,、原始內(nèi)胚層和滋養(yǎng)外胚層,，各個(gè)譜系均逐漸呈現(xiàn)出各自獨(dú)特的基因表達(dá)特征，如上胚層呈現(xiàn)出明確的多能性轉(zhuǎn)變,，原始內(nèi)胚層逐漸表達(dá)卵黃囊發(fā)育相關(guān)基因,，而與著床相關(guān)的滋養(yǎng)外胚層細(xì)胞則特化成為合體滋養(yǎng)層和細(xì)胞滋養(yǎng)層兩類(lèi)亞群，前者逐漸表達(dá)與妊娠建立相關(guān)基因（如CGB家族基因）,。研究還發(fā)現(xiàn)了新的合體滋養(yǎng)層細(xì)胞標(biāo)志基因,，如TCL6和TBX3。新的譜系標(biāo)記基因有助于早期胚胎中的譜系鑒定,，推動(dòng)干/祖細(xì)胞衍生研究,。

研究還發(fā)現(xiàn)，圍著床期胚胎中X染色體失活與上調(diào)兩種機(jī)制并存,，調(diào)控X染色體上基因表達(dá)劑量,。雌性胚胎逐漸呈現(xiàn)出父源或母源X染色體隨機(jī)失活趨勢(shì)（XCI），但發(fā)育到12天的雌雄胚胎,，X染色體劑量尚未達(dá)到平衡,；另一方面，X染色體基因的表達(dá)量應(yīng)與常染色體劑量平衡,，需要通過(guò)上調(diào)雌性或雄性中的X染色體（XCU）來(lái)實(shí)現(xiàn),。在晚期胚胎單細(xì)胞中活躍的X染色體，需要上調(diào)至兩倍的表達(dá)劑量,，達(dá)到和常染色體兩個(gè)拷貝同樣的表達(dá)劑量（X染色體/常染色體的表達(dá)劑量比從1∶2上調(diào)到2∶2）,。著床階段，雌性和雄性胚胎細(xì)胞中均已啟動(dòng)X染色體上調(diào),，但尚未達(dá)到上調(diào)兩倍的狀態(tài),。

此外，研究團(tuán)隊(duì)利用自身研發(fā)的單細(xì)胞多組學(xué)測(cè)序技術(shù),，對(duì)3類(lèi)主要細(xì)胞譜系的DNA甲基化進(jìn)行了深度分析,。結(jié)果顯示，3類(lèi)主要細(xì)胞譜系在著床前,，即囊胚發(fā)育階段,，具有相似的DNA甲基化模式；著床后,，均發(fā)生了重新甲基化,，迅速獲得了各自獨(dú)特的DNA甲基化特征。這一結(jié)果表明,，胚胎在著床過(guò)程中經(jīng)歷了表觀遺傳重編程,，DNA甲基化參與了細(xì)胞命運(yùn)的決定,。

此項(xiàng)研究對(duì)于認(rèn)識(shí)人類(lèi)早期胚胎發(fā)育及著床機(jī)制，探索著床失敗的原因具有重要價(jià)值,，為臨床上早期流產(chǎn)、胎兒畸形等疑難病例的診治提供了新的理論依據(jù),。雖然,，人類(lèi)體內(nèi)和體外胚胎發(fā)育的具體差異有待進(jìn)一步研究，但本研究為優(yōu)化體外著床體系,，為多能干細(xì)胞的分化與胚胎發(fā)育相關(guān)研究提供了重要依據(jù),。

北京大學(xué)博士后周帆，博士生汪睿,、袁鵬,、任一昕、毛雨諾為該論文的并列第一作者,，湯富酬和喬杰為論文的共同通訊作者,。該項(xiàng)研究得到了北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)、國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的支持,。