日前，國際權威學術期刊《細胞》以封面文章的形式，發表了北京大學喬傑、湯富酬研究團隊的研究成果——人類原始生殖細胞的轉錄組和DNA甲基化組景觀圖。該項成果爲探究人類生殖細胞表觀遺傳重編程、DNA甲基化隔代遺傳及幹細胞向精卵定向分化等問題提供了理論基礎，對開展輔助生殖技術安全性評估、疾病對後代影響評價等研究具有重要意義。
據介紹，DNA甲基化是重要的表觀遺傳修飾方式，它不改變基因序列和功能，但能夠通過改變染色質結構、DNA構象、DNA穩定性等，控制基因表達，影響胚胎髮育、幹細胞分化甚至癌症的發生。換句話說，我們從祖先那裏獲得的DNA只是遺傳的基礎，而基因如何表達，例如我們的眼睛和頭髮顏色更像爸爸還是媽媽，則有賴於DNA甲基化的調控。
人類原始生殖細胞是發育爲成熟的精子和卵細胞的前體細胞。人類胚胎在發育過程中有兩輪大規模的DNA甲基化組重編程發生：第一輪發生在受精後的植入前胚胎中，第二輪發生在植入後的生殖細胞中。2014年，該課題組首先報告了人類植入前胚胎DNA甲基化特徵，相關成果發表在《自然》雜誌上。
此次，研究團隊對人類胚胎中第二輪DNA甲基化組重編程過程及其對基因表達網絡的調控關係進行了分析。該研究主要取得5個重要進展。
首先，在基因表達特徵方面，處於發育早期階段的人類原始生殖細胞與小鼠原始生殖細胞類似，印證了用小鼠作爲模式動物研究原始生殖細胞發育過程的重要性。與小鼠不同的是，人類原始生殖細胞並不表達關鍵的轉錄因子基因SOX2，而表達SOX家族另兩個基因SOX15和SOX17。其次，關於X染色體重新激活，在人類植入後的雌性胚胎中，每個細胞兩條X染色體中的1條會隨機失活，以保持兩性的X染色體劑量相同。研究團隊發現，在發育到第4周的人類雌性胚胎的生殖細胞中，失活的X染色體已經完成了重新激活，明顯早於小鼠。三是人類原始生殖細胞會經歷大規模的DNA甲基化擦除，並且在發育到第10周~11周時，DNA甲基化水平會從植入後早期胚胎中的92%降低到7%左右，達到最低點。四是包括微衛星序列ALR在內的一些重複序列元件，其DNA甲基化不會被完全擦除，爲人類隔代遺傳現象的表觀遺傳學分析提供了有用線索。五是在如此大規模的DNA甲基化組重編程過程中，轉錄組水平的基因表達網絡保持了高度穩定，提示表觀遺傳調控的其他關鍵組分特別是組蛋白的各種共價修飾，在這一過程可能起了關鍵作用。
北京大學的郭帆博士、閆麗盈博士、博士生郭紅山、博士生李琳是這篇論文的並列第一作者。
