日前，哈佛大學(xué)干細(xì)胞學(xué)者在《細(xì)胞-干細(xì)胞》雜志上發(fā)表了干細(xì)胞表觀基因組研究相關(guān)的數(shù)據(jù)資源，以及表觀遺傳信息分析指南。這篇文章為尋找相關(guān)網(wǎng)上資料，深入進(jìn)行干細(xì)胞研究提供指引。
 

　　在過去的幾年中，全基因組數(shù)據(jù)資源經(jīng)歷了一場大爆發(fā)式的積累，各種組蛋白修飾圖譜，轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點， DNAse hypersensitivity， DNA 甲基化等信息為數(shù)據(jù)驗證，探索以及提出假說提供了有價值的幫助。

　　這篇綜述性的文章主要是希望能為讀者提供關(guān)于如何尋找數(shù)據(jù)資源，以及如何利用不同的表觀基因組瀏覽器進(jìn)行初始分析，文中通過幾個例子，指出了幾種關(guān)鍵特征，證明了這些對于干細(xì)胞生物學(xué)研究的重要性。

　　胚胎干細(xì)胞表觀遺傳全景圖

　　人類胚胎干細(xì)胞（hESCs）分化過程是研究細(xì)胞轉(zhuǎn)換調(diào)控機(jī)制的一個獨一無二的模型，因此近年來以胚胎干細(xì)胞為模型，研究有關(guān)干細(xì)胞分化的表觀遺傳調(diào)控已成為新的研究熱點。

　　近期，研究人員全面分析了人類胚胎干細(xì)胞三個胚層中直接定向分化的細(xì)胞，相關(guān)轉(zhuǎn)錄和表觀遺傳的特征，繪制出了一副重要的胚胎干細(xì)胞轉(zhuǎn)錄和表觀遺傳全景圖。

　　研究人員利用全基因組重亞硫酸鹽測序技術(shù)，并結(jié)合染色質(zhì)免疫沉淀測序方法，以及 RNA 測序方法，揭示了與每個胚層細(xì)胞系特異性有關(guān)的中的特殊事件。在假設(shè)遠(yuǎn)端調(diào)控元件中出現(xiàn)了一些顯而易見的 DNA 甲基化和 H3K4me1 譜系特異性變化，而這些元件均頻繁的與未分化人類胚胎干細(xì)胞中多能性因子結(jié)合在一起。

　　而且研究人員也在未分化狀態(tài)的高 DNA 甲基化位點處，發(fā)現(xiàn)了胚層特異性 H3K27me3 的富集。深入理解這些初始特異性事件，將有助于找到目前研究方法中的不足之處，從而發(fā)現(xiàn)更符合實際的分化策略，以及在細(xì)胞轉(zhuǎn)換過程中相關(guān)的調(diào)控機(jī)制。

　　干細(xì)胞在不對稱分裂過程中的表觀遺傳學(xué)方式

　　干細(xì)胞能自我更新，分化生成各種子細(xì)胞，這些特性科學(xué)家們研究的十分多，但是對于近年來日益受到關(guān)注的表觀遺傳學(xué)性質(zhì)，尤其是在干細(xì)胞不對稱分裂時，其表觀遺傳信息如何維持的，至今科學(xué)家門了解的并不多。

　　來自約翰霍普金斯大學(xué)的研究人員利用一種雙色方法，對果蠅雄性生殖干細(xì)胞 GSCs 進(jìn)行了“舊”和“新”的組蛋白標(biāo)記，結(jié)果發(fā)現(xiàn) GSC 選擇性隔離的是常見的 H3，而不是突變型 H3.3 組蛋白，而在分化后的子細(xì)胞中，參與 DNA 復(fù)制過程的卻多是新合成組蛋白。這表明 GSCs 中出現(xiàn)了不對稱組蛋白分配，而對稱分裂的祖細(xì)胞中卻不會出現(xiàn)這種情況。

　　通過進(jìn)一步的研究，研究人員還發(fā)現(xiàn)如果通過遺傳操作，令 GSCs 對稱分裂，這種不對稱模式就會消失，從而研究人員認(rèn)為干細(xì)胞在不對稱分裂過程中會維持之前的典型組蛋白模式，這也許是維持其獨一無二分子特性的一種機(jī)制。

　　表觀遺傳信號協(xié)同作用決定干細(xì)胞最終命運

　　干細(xì)胞沿著定義路線重編程，發(fā)育形成如心臟、肺臟或腎臟等特定器官的分子機(jī)制，長期以來是科學(xué)家們側(cè)重研究的焦點。近日來自北卡羅來納大學(xué)教堂山分校醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)一類稱作 PCL's （polycomb-like proteins）的獨特蛋白質(zhì)充當(dāng)了基因“開關(guān)“狀態(tài)之間的一個橋接分子。

　　研究人員發(fā)現(xiàn) PCL's 通過 PRC2 復(fù)合體導(dǎo)致了與表觀遺傳信號相關(guān)的某些基因被關(guān)閉。在干細(xì)胞中，PRC2 復(fù)合體關(guān)閉了一些基因，這些基因可以促進(jìn)重編程形成如心臟或肺臟等器官特化細(xì)胞。

　　除了在細(xì)胞發(fā)育中起重要作用，在如前列腺癌、乳腺癌、肺癌和血癌等多種癌癥類型中也發(fā)現(xiàn)有 PRC2 水平增高。許多制藥公司正在著手開發(fā)靶向PRC2的藥物。在癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)一種能控制 PRC2 的特異 PCL，這樣或許能夠開發(fā)出靶向這一 PCL 的藥物從而以更可控的方式調(diào)控 PRC2 功能，以實現(xiàn)在干細(xì)胞中維持 PRC2 的功能，在腫瘤中抑制它。