2019年12月10日，汪實驗室在Cell Discovery在線發表最新研究成果「Cellular redox state as a critical factor in initiating early embryonic-like program in embryonic stem cells」。該研究發現高濃度活性氧ROS激活胚胎幹細胞中的全能性轉錄程序。（連結：http://https://www.nature.com/articles/s41421-019-0127-5）
高濃度活性氧促進全能樣幹細胞的產生
小鼠胚胎幹細胞是一種萬能(pluripotent)幹細胞，在嵌合體胚胎實驗中可以發育成為動物胚胎細胞。然而，近年來，科學家們發現體外培養的胚胎幹細胞中會有大約1%的細胞具有更高的潛能，它們激活胚胎2細胞期時特異表達的基因。這些稀有的細胞被注射進胚胎後，既能分化成為胚胎細胞，又能分化成為胚外組織細胞（如胎盤）。這些細胞也因此被稱為「全能樣幹細胞」或「2細胞樣幹細胞」。然而迄今為止，胚胎幹細胞在培養時自發產生這些稀有細胞的機制仍是一個未解的謎團。
汪實驗室通過比較全能樣幹細胞和普通胚胎幹細胞的轉錄組，發現穀胱甘肽合成途徑中的許多基因在全能樣幹細胞中下調。由於穀胱甘肽是細胞內活性氧的淬滅劑，他們檢測了全能樣幹細胞中的活性氧濃度，發現全能樣幹細胞中的活性氧濃度顯著升高，因此假設高濃度活性氧可能會激活全能性幹細胞程序。果然，他們發現用過氧化氫刺激細胞可以促進更多胚胎幹細胞啟動全能性轉錄程序；當在胚胎幹細胞培養液中加入抑制內源活性氧生成的小分子DPI時，僅僅3到4代之後，全能樣幹細胞的比例減少了幾十倍，幾乎完全檢測不到。此前他們的研究發現，類泛素化修飾E3連接酶PIAS4蛋白是抑制全能幹細胞產生的重要因子，並且與普通幹細胞相比，全能幹細胞中PIAS4蛋白顯著降低。與這些發現相銜接，他們發現高濃度的活性氧能夠促進PIAS4蛋白的降解，從而解除該蛋白對全能性轉錄程序的抑制。該研究發現了促進全能樣幹細胞產生的上遊分子ROS，並且確定了PIAS4是ROS的感應蛋白。由於ROS的產生受很多細胞內外因素的影響，例如DNA損傷，細胞密度或者培養基中的營養成分的耗盡等，這一發現部分揭開了胚胎幹細胞中隨機產生少量全能幹細胞的謎底。同時還提示，如果培養多能幹細胞的研究人員發現自己的胚胎幹細胞中全能樣幹細胞比例偏低，或許是因為培養基中有未知強力抑制活性氧的因子存在。
北京大學前沿交叉學院張超和分子醫學研究所閆躍龍、郝菁為該論文共同第一作者。該研究由國家自然科學基金委和國家重點研發計劃「幹細胞與轉化研究」試點專項資助。