厲害了!中國科學家率先揭開人類胚胎發育激活機制奧秘

記者今天從中國科學院獲悉，該院北京基因組所與國內多家科研機構合作，在國際上首次揭示了人類胚胎進行有序基因表達、發育進化的奧秘。研究成果於3月9日發表於國際頂級學術期刊《細胞》上。

人類的生命從受精卵開始，一個受精卵如何發育成一個含有200多種細胞類型、36個重要器官的複雜有機體，是生命科學最大的難題之一。中科院北京基因組所劉江團隊與山東大學附屬生殖醫院陳子江團隊、廣州醫科大學劉見橋團隊合作，克服研究材料缺乏的難題，建立了微量細胞的研究方法，在國際上首次研究了人類胚胎基因組的激活機制。

劉江說：「隨著生命科學的發展，我們已經知道，發育的進行需要體內的基因能夠按照設定的程序、在特定的時間和地點有序地表達，這個過程稱為基因表達的編輯。就像電腦程式的運行需要使用計算機語言來編程一樣，人體設定基因表達程序的一種『程式語言』被稱為『染色體開放狀態』。我們的此次發現，就解讀了這種『程式語言』如何指揮人類胚胎的基因表達。」

科學研究表明，人類體內的各種細胞幾乎都有大量基因的表達。然而，人受精之後大約有兩天的時間非常特殊，這段時間的胚胎幾乎沒有基因表達。如何讓人的基因開始表達，哪些基因會先表達、哪些基因後表達，一直以來都是研究難點。劉江等找到了啟動人類基因組表達的關鍵分子（Oct4），發現在進化歷史中，最先出現的基因（老基因）會先表達、而最後出現的基因往往會後表達。

劉江說：「究其原因是細胞設定程序讓老基因的調控開關最先被打開。」

該研究還揭示了人類進化的一個重要新機制。DNA序列裡有一種片段被稱為轉座子，它們常常會從一個區域跳到另一個區域，這種跳動會產生DNA突變。突變就會引起人類進化。

科研人員在該研究中判斷轉座子引起人類進化的重要原因是引起人類進化的轉座子恰恰主要在胚胎中處於活躍狀態，使人類基因組產生新突變，而只有在胚胎中產生的突變，才更可能傳遞到後代中，從而引起人類的進化。

中科院北京基因組所劉江團隊長期致力於胚胎發育研究，此前已連續三次在《細胞》雜誌發表文章，揭示DNA甲基化圖譜在哺乳動物和魚類的繼承規律，更新了關於受精後DNA甲基化圖譜重編程的傳統認識。本次的研究成果打開了認識人類胚胎發育基因表達調控的大門，使我國在人類發育領域的研究中處於國際領先地位，這一研究成果將會為人類的優生優育提供理論基礎。