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胚胎幹細胞在懷孕之後很快就產生，並且能夠變成體內任何一種細胞類型。除了自我更新產生新的幹細胞之外，細胞隨著發育不斷進行而變成越來越特化。科學家想理解自我更新和分化過程以便治療很多疾病，如帕金森疾病，脊髓損傷，心臟病和阿爾茨海默病(Alzheimer's disease)。
科學家們已經鑑定出在發育早期有活性的三個基因Nanog、Oct 4和 Sox2是維持胚胎幹細胞自我更新能力並阻止它們提前分化為「錯誤」類型細胞的能力而所必需的。因為胚胎幹細胞的使用受到限制，對這些基因的很多研究一直是在小鼠中開展的。
這項新研究表明人胚胎幹細胞在人類中發揮作用的方式與小鼠胚胎幹細胞存在顯著的差別。比如，在人類中，Nanog和Oct4一起來調節神經外胚層細胞(neuro-ectoderm cell)---產生神經元和其他中樞神經系統細胞的細胞系---的分化。相反地，Sox2抑制中胚層細胞---產生肌肉和很多其他組織類型的細胞系---的分化。Oct4與其他基因一起發揮協同作用，在調節全部4種早期細胞系中發揮著關鍵性作用，其中這4種細胞系是外胚層細胞、中胚層細胞和內胚層細胞---產生胃腸道、肝臟和胰腺等的細胞系---和自我更新產生的新幹細胞。幹細胞的自我更新也參與幾種癌症類型的形成。
美國耶魯大學幹細胞研究中心遺傳學助理教授和論文通訊作者Natalia Ivanova強調很多其他基因必須參與這些早期發育變化的調節，而且她的實驗室目前正在研究這個問題。
相關研究結果於2012年4月6日發表在Cell Stem Cell期刊上。(生物谷：towersimper編譯)
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Distinct Lineage Specification Roles for NANOG, OCT4, and SOX2 in Human Embryonic Stem Cells
Zheng Wang, Efrat Oron, Brynna Nelson, Spiro Razis, Natalia Ivanova
Nanog, Oct4, and Sox2 are the core regulators of mouse (m)ESC pluripotency. Although their basic importance in human (h)ESCs has been demonstrated, the mechanistic functions are not well defined. Here, we identify general and cell-line-specific requirements for NANOG, OCT4, and SOX2 in hESCs. We show that OCT4 regulates, and interacts with, the BMP4 pathway to specify four developmental fates. High levels of OCT4 enable self-renewal in the absence of BMP4 but specify mesendoderm in the presence of BMP4. Low levels of OCT4 induce embryonic ectoderm differentiation in the absence of BMP4 but specify extraembryonic lineages in the presence of BMP4. NANOG represses embryonic ectoderm differentiation but has little effect on other lineages, whereas SOX2 and SOX3 are redundant and repress mesendoderm differentiation. Thus, instead of being panrepressors of differentiation, each factor controls specific cell fates. Our study revises the view of how self-renewal is orchestrated in hESCs.