以始发态人多能干细胞衍生人滋养层干细胞学术资讯

滋养细胞是人类胎盘的主要成分，在胚胎着床和发育过程中发挥着不可或缺的作用。在哺乳动物胚胎发育过程中，滋养细胞功能单元由滋养干细胞（TSCs）分化而来，而该过程的异常可导致多种产科常见病，如子痫前期和胎儿生长受限等。因此近年来，人滋养层干细胞的原代分离和体外诱导成为了围产医学及干细胞领域研究的热点。以往研究表明人滋养层干细胞（hTSCs）可以从囊胚或早期胎盘中分离得到 (Okae et al., 2018)，也可以从原始态（naïve态）或拓展性（Expanded）人多能干细胞中衍生得到 (Dong et al., 2020; Gao et al., 2019; Guo et al., 2021; Io et al., 2021)。但是实验室常规培养的始发态（primed态）人多能干细胞仍无法有效衍生获得人滋养层干细胞。

近日，南方医科大学南方医院卫焱星团队在Science Advances杂志上发表题为 Efficient derivation of human trophoblast stem cells from primed pluripotent stem cells 的研究论文。该研究建立了以实验室常规培养的始发态人多能干细胞（Primed PSCs，无需转变成原始态或拓展性多能干细胞）为来源的人滋养层干细胞转变体系，并进一步探究该转变过程中的表观遗传组动态变化。

在本研究中，研究团队将合适密度的始发态（primed 态）人多能干细胞培养（包括人胚胎干细胞或诱导多能干细胞）在人滋养层干细胞培养基中经传代至人滋养层干细胞样克隆出现后挑取克隆进行纯化培养。经鉴定，该类人滋养层干细胞与囊胚来源的原代人滋养层干细胞表现出特征和功能的一致性。研究团队还发现在人滋养层干细胞培养基中添加BMP4蛋白可显著性提高该过程转变效率。

此外，为研究人多能干细胞向滋养层干细胞转变的动态过程，研究团队利用ATAC-seq技术发现在人滋养层干细胞中胎盘发育相关基因的染色质可及性增加。进一步通过ChIP-seq技术发现从人多能干细胞转变成人滋养层干细胞过程中，胎盘发育相关基因启动子区的组蛋白修饰H3K4me3/H3K27me3共定位转变为H3K4me3单独定位。与之相一致的，敲除H3K27甲基化转移酶EZH1/EZH2也可显著提高该过程的转变效率。

该转变体系拓展了人滋养层干细胞的来源，期望能广泛地应用于包括子痫前期和胎儿生长受限等临床常见但发病机制尚未阐明的胎盘源性疾病的发病机制研究，解决多年以来因缺乏合理的研究模型而无法揭示胎盘早期发育异常分子机制的困扰。同时，该体系也为胎盘发育研究提供很好的研究模型。

南方医科大学南方医院卫焱星博士为该论文的第一作者，南方医科大学南方医院单永礼博士、加拿大多伦多大学 Stephen J Lye教授、中国科学院广州生物医药与健康研究院潘光锦研究员为该论文的共同通讯作者。

原文链接：

https://advances.sciencemag.org/content/7/33/eabf4416

参考文献

1. Dong, C., Beltcheva, M., Gontarz, P., Zhang, B., Popli, P., Fischer, L.A., Khan, S.A., Park, K.M., Yoon, E.J., Xing, X., et al. (2020). Derivation of trophoblast stem cells from naive human pluripotent stem cells. Elife 9.

2. Gao, X., Nowak-Imialek, M., Chen, X., Chen, D., Herrmann, D., Ruan, D., Chen, A.C.H., Eckersley-Maslin, M.A., Ahmad, S., Lee, Y.L., et al. (2019). Establishment of porcine and human expanded potential stem cells. Nat Cell Biol 21, 687-699.

3. Guo, G., Stirparo, G.G., Strawbridge, S.E., Spindlow, D., Yang, J., Clarke, J., Dattani, A., Yanagida, A., Li, M.A., Myers, S., et al. (2021). Human naive epiblast cells possess unrestricted lineage potential. Cell Stem Cell 28, 1040-1056 e1046.

4. Io, S., Kabata, M., Iemura, Y., Semi, K., Morone, N., Minagawa, A., Wang, B., Okamoto, I., Nakamura, T., Kojima, Y., et al. (2021). Capturing human trophoblast development with naive pluripotent stem cells in vitro. Cell Stem Cell 28, 1023-1039 e1013.

5. Okae, H., Toh, H., Sato, T., Hiura, H., Takahashi, S., Shirane, K., Kabayama, Y., Suyama, M., Sasaki, H., and Arima, T. (2018). Derivation of Human Trophoblast Stem Cells. Cell Stem Cell 22, 50-63 e56.