西北農林科技大學動物醫學院華進聯教授團隊等成功破譯維持幹細胞“多能性”的核心，鑒定出三個在胎盤哺乳動物中高度保守的超級增強子（SE-SOX2、SE-PIM1、SE-FGFR1）。其相關成果《胎盤動物超級增強子維持幹細胞多能性》9月26日在美國《國家科學院院刊》（PNAS）在線發表。

　　哺乳動物多能性相關超級增強子的進化模型 供圖 論文作者

　　華進聯等的研究表明，超級增強子在哺乳動物中快速進化，並利用基因編輯技術證實SE-SOX2、SE-PIM1、SE-FGFR1是維持胎盤動物幹細胞多能性所必須的三個保守性超級增強子。該成果揭示了高度保守的超級增強子在胎盤動物幹細胞多能性的維持中發揮了關鍵作用，而其它與多能性相關超級增強子的變異可能參與物種間多能性調控網絡的形成。

　　該論文的通訊作者是西北農林科技大學動物醫學院華進聯、李娜，生命科學院廖明幟和北京生命科學研究所的王偉。第一作者是該校動物醫學院博士研究生張炬慶與生命學院碩士研究生周亞琦。

　　多能幹細胞是處於細胞係起源頂端的原始細胞，具有多向分化潛能、自我更新能力，是基因治療、再生醫學、動物育種的關鍵種子細胞。目前，幹細胞基因編輯以及定向誘導分化已經廣泛用於癌症治療、器官再生和發育生物學基礎研究等諸多領域，並且在新冠病毒等重大人類共患傳染性疾病防控中顯示出巨大應用前景。

　　2006年，日本科學家山中伸彌通過核心轉錄因子的異位表達，實現了小鼠成體細胞向多能幹細胞的重編程。隨後，科學家實現了多物種多能幹細胞的建係。然而，不同物種幹細胞多能性的維持依賴明顯差異的外部信號，這種差異背後的生物學機制仍然未知。華進聯介紹説。

　　對幹細胞“多能性”的解析有助於破譯機體保持“年輕”的密碼。基因組中順式調節元件或增強子的進化變化被認為是決定物種多樣性的重要來源。其中，超級增強子（super-enhancers, SEs）被認為是人和小鼠多能性維持的中樞，是核心轉錄因子在基因組的主要結合位點。超級增強子等基因組的非編碼調控元件在細胞的命運決定過程中發揮關鍵作用，然而對這些元件的解析卻是科學界的一大難題。華進聯進一步闡述。

　　據論文作者説明，為了解決這個問題，研究團隊通過對人、豬以及小鼠多能幹細胞的表觀基因組和轉錄因子系統分析，利用多組學技術及基因編輯技術對哺乳動物多能性相關超級增強子進行深度比較與解析，最終在胎盤動物基因組鑒定出維持幹細胞“多能性”的核心超級增強子，為哺乳動物多能性調控機制提供了新見解，可促進哺乳動物多能性幹細胞的建係與應用。

　　據了解，該研究團隊長期致力於家畜及人類多能性幹細胞克隆建係及應用研究，經過十餘年的努力，建立了較穩定的豬多能性幹細胞係和基因編輯體系，在多能幹細胞命運決定機制的解析方面建立了獨特的平臺，破解了哺乳動物幹細胞多能性維持的一系列關鍵因子。

　　本研究受到國家自然科學基金、國家重大研發計劃、陜西省重點科技創新團隊和陜西省重點研發計劃等項目資助。