深圳子科生物報道：來自同濟(jì)大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的研究人員發(fā)表了題為“Inhibition of aberrant DNA re-methylation improves post-implantation development of somatic cell nuclear transfer embryos”的文章，通過對不同發(fā)育命運(yùn)體細(xì)胞克隆胚胎進(jìn)行全基因組DNA甲基化組高通量測序分析，詳細(xì)地研究了小鼠克隆胚胎早期著床前發(fā)育過程中DNA甲基化修飾的重編程過程，并揭示了異常的DNA再甲基化（DNA re-methylation）是導(dǎo)致克隆胚胎著床后發(fā)育異常的關(guān)鍵因素。

這一研究成果公布在8月23日的Cell Stem Cell雜志上，由高紹榮教授和張勇教授課題組領(lǐng)銜完成，文章的通訊作者為高紹榮教授、張勇教授及劉文強(qiáng)副研究員，第一作者為高睿博士、王晨飛博士和高亞威副教授。這是實驗室繼2016年在《Cell Discovery》發(fā)表論文揭示組蛋白修飾異常導(dǎo)致體細(xì)胞核移植效率低下后的又一重要研究成果。

體細(xì)胞核移植（somatic cell nuclear transfer, SCNT）是指將供體細(xì)胞核經(jīng)顯微操作移入去核的卵母細(xì)胞中，組成重構(gòu)胚胎并使之發(fā)育成新個體的技術(shù)。在過去的幾十年時間里，雖然這項技術(shù)在多種動物上獲得成功，但核移植胚胎和正常受精胚胎相比，發(fā)育率仍然極低。以小鼠為例，克隆動物的出生率只有1%左右；此外，這些成功克隆的胚胎也往往存在著胎兒及胎盤的多種發(fā)育異常。此前，研究人員陸續(xù)揭示了導(dǎo)致克隆效率低下的多種表觀遺傳障礙及解決辦法，這些研究成果促進(jìn)了靈長類動物克隆的突破。然而，克隆胚胎中DNA甲基化的重編程過程及其對克隆效率的影響在很大程度上還是未知的。

在這項研究中，研究人員利用微量細(xì)胞全基因組亞硫酸氫鹽測序（WGBS）技術(shù)，首次繪制了不同發(fā)育命運(yùn)的克隆胚胎植入前發(fā)育過程中的全基因組DNA甲基化組圖譜。研究發(fā)現(xiàn)克隆胚胎早期發(fā)育過程中CpG位點(diǎn)的DNA甲基化動態(tài)變化存在著再甲基化的現(xiàn)象，特別是4細(xì)胞時期較為明顯。

通過對比不同發(fā)育命運(yùn)克隆胚胎與正常受精胚胎在同一發(fā)育時期的DNA甲基化差異，研究人員在早期著床前發(fā)育各個時期鑒定出了廣泛的再甲基化位點(diǎn)（rDMR），并且這一再甲基化現(xiàn)象在發(fā)育阻滯的克隆胚胎中更為明顯。通過分別以多種終末分化細(xì)胞作為供體細(xì)胞，研究人員還發(fā)現(xiàn)這一再甲基化過程在克隆胚胎發(fā)育中是一個廣泛存在并且具有供核細(xì)胞特異性的機(jī)制。結(jié)合轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn)這一再甲基化過程是導(dǎo)致克隆胚胎中合子基因和部分逆轉(zhuǎn)座子不完全激活的關(guān)鍵因素。

更重要的是，通過干擾DNA甲基化酶的表達(dá)可以有效降低克隆胚胎中異常的DNA再甲基化機(jī)制，重新激活克隆胚胎的特定轉(zhuǎn)錄本，并改進(jìn)克隆胚胎的體內(nèi)外發(fā)育效率。值得一提的是，由此獲得的成體克隆，其胎盤發(fā)育也得到了明顯的改善，這是以往針對多種表觀遺傳障礙的解決辦法都沒有做到的，為研究著床后克隆胚胎的異常發(fā)育提供了新的思路。

最后，研究人員發(fā)現(xiàn)克隆胚胎的異常DNA再甲基化和組蛋白修飾重編程缺陷是兩個相對獨(dú)立的壁壘。同時采取敲除DNA甲基化酶與過表達(dá)組蛋白去甲基化酶兩種措施，可以使克隆成功率提高到17%左右。

綜上所述，這項研究發(fā)現(xiàn)遺傳自供核細(xì)胞的DNA再甲基化記憶是體細(xì)胞核移植中一種新的表觀遺傳障礙，而打破克隆胚胎中的多種表觀重編程壁壘能大大提高克隆效率。此外，DNA再甲基化影響克隆胚胎著床后胚外組織發(fā)育的相關(guān)詳細(xì)機(jī)理值得進(jìn)一步的詳細(xì)研究。

原文標(biāo)題：

Inhibition of aberrant DNA re-methylation improves post-implantation development of somatic cell nuclear transfer embryos